49、Mac开发工具与Objective - C语言入门

Mac开发工具与Objective - C语言入门

1. 开发工具介绍

1.1 Instruments

Instruments就像是汽车故障诊断的回放系统。汽车可以精确重现你的驾驶过程，机械师能对其进行倒带、快进，甚至暂停并拆解问题时刻的部件。Instruments对于应用程序也有类似功能，它基于DTrace（OpenSolaris项目，包含在Leopard中）运行，能在机器底层提供探测点。这些探测点平时闲置，不影响性能，等待被专业人士激活以查看进程细节。其开源引擎允许开发者创建新工具并分享，苹果工具箱中的一些开发者工具已被Instruments模板取代。

1.2 Quartz Composer

Quartz Composer像是由音乐家设计的工具，它是一个可视化环境，用于创建无代码的图形程序。它使用“补丁”（patches）模块，这些模块接收一个或多个输入，进行处理后产生一个或多个输出。用户通过拖放虚拟电缆连接不同的输入和输出，从而创建复杂的组合。这些组合可以做成独立程序、用作屏幕保护程序或集成到其他大型程序中。

1.3 Dashcode

Dashcode类似于Xcode，用于创建Dashboard小部件。它包含常见小部件类型的模板，如倒计时、地图、RSS订阅源、仪表盘和播客等。还提供了一个可拖放的常用组件库和一个所见即所得（WYSIWYG）编辑器，用于自定义小部件。实际上，小部件就是包含HTML、CSS和JavaScript代码的网页，Dashcode提供了常用功能的代码库，约90%的小部件可以在不使用键盘的情况下创建。此外，它还提供了强大的JavaScript调试环境。

1.4 Core Image Fun House

Core Image Fun House是一个简单的应用程序，用于加载图像并应用一系列Core Image滤镜。当需要使用Core Image时，它能节省大量时间。

1.5 FileMerge

FileMerge就像一个立体文本编辑器，它打开两个文档，显示它们的相同和不同之处。用户可以选择不同部分的左或右版本，并保存合并后的副本。对于单人开发，它可能用处不大，但在多用户版本控制出现冲突时，它能发挥重要作用。

1.6 IconComposer

IconComposer用于创建专业级、分辨率无关、多表示形式的Mac OS X图标（ICNS格式）。通常先在Photoshop等软件中创建最大尺寸的图标，然后拖入IconComposer，它会自动生成较小版本和alpha遮罩。Leopard版本的IconComposer外观和感觉有所改进，还支持512像素的高分辨率图标。

1.7 Property List Editor

属性列表（plists）最初用于存储程序的属性或偏好设置。随着XML plist格式的引入，它们成为存储标准数据结构（如数组和字典）的便捷方式。Property List Editor是创建和编辑plists的方便工具，也是理解旧的但仍有用的二进制plist格式的唯一方法。

1.8 Shark

每个开发者都希望应用程序运行快速，但盲目为速度编写代码是错误的。人类很难准确猜测性能瓶颈所在，Shark是一个免费的开发者工具，是最好的优化程序之一。它能监控应用程序，找出其运行情况和耗时，避免盲目优化可以加快开发周期，让程序员根据编写和可读性选择代码，然后使用Shark进行性能分析，仅在最需要的地方进行优化。

1.9 Bug Reporter

Bug Reporter虽不随Xcode提供，但它是开发者改进Mac OS X的强大工具。要提交bug，可访问Apple Bug Reporter（http://bugreport.apple.com/），使用Apple ID登录，点击“New Problem”标签并填写表格。以下是写好bug报告的一些提示：
- 90%的bug修复在于重现问题。当能随意触发bug时，找出原因并解决就相对容易。若发现意外行为，尝试再次触发并尝试类似操作，尽可能缩小问题范围。
- 由于每个系统配置不同，可能影响bug，所以应始终在bug报告中附加系统配置文件。可通过选择苹果菜单中的“About This Mac”并点击“More Info…”按钮，或双击/Applications/Utilities中的System Profiler应用程序图标来启动System Profiler，然后选择“Save”或使用快捷键Cmd + S保存配置文件，在Bug Reporter表单中有专门按钮用于附加系统配置文件。
- 若可能，还应在bug报告中附加一些支持文档。例如，若问题出在苹果框架中，编写一个简单的测试程序展示问题；若在苹果应用程序中，使用Instruments记录bug触发过程。将支持证据压缩后，使用Bug Reporter表单中的相应按钮进行附加。

1.10 更多在线资源

除了Xcode的文档，还有一些在线资源值得查看：
- Mac OS X Debugging Magic ：包含Xcode的各种调试技巧。
- Version Control with Subversion ：学习版本控制和Subversion的详细资料。
- Solaris Dynamic Tracing Guide ：DTrace和D脚本语言的终极指南。

2. Objective - C语言优势

2.1 语言优势概述

Objective - C是Mac开发的秘密武器，具有以下优点：
- 创新的语法使其比其他类似C的语言更易读。
- 面向对象，使项目组织有序、易于理解。
- 原生编译，性能优于解释型语言。
- 具有动态运行时，像脚本语言一样灵活。
- 增强而非取代C，让程序员在必要时能接近底层。
- 设计注重易用性，尤其是Objective - C 2.0。

2.2 Objective - C语法

代码的可读性至关重要，Objective - C的语法源于Smalltalk，虽一开始让人觉得陌生，但习惯后会发现它非常易读。例如，C语法的函数调用：

setColor(myObject, 0.4, 0.3, 0.0, 1.0);

很难判断参数的具体含义。而Objective - C方法：

[myObject setColorWithRed:0.4 green:0.3 blue:0.0 alpha:1.0];

无论何时阅读，都能清楚每个参数的含义。

方法的原型同样易读，例如：

- (void)setColorWithRed:(CGFloat)red green:(CGFloat)green blue:(CGFloat)blue alpha:(CGFloat)alpha;

此方法返回类型为void，所有参数类型为CGFloat（在32位系统编译时转换为float，在64位系统转换为double），以“ - ”开头表示实例方法，类方法以“ + ”开头。

再如，一个类方法：

+ (NSString *)stringWithNumber:(NSNumber *)number;

2.3 Objective - C对C的改进

C使用“#”作为编译器指令前缀，而Objective - C引入了“@”前缀的新指令集，这是其作为C预处理器的遗留，但方便区分Objective - C和C的特性。Objective - C通过“@interface”、“@implementation”和“@end”指令在预处理器级别分离接口和实现，允许使用单独的头文件和实现文件，也可在单个文件中定义多个类。此外，C标准库的许多部分在Cocoa中有升级版本，可优先使用，且新旧特性可混合使用。

2.4 内存管理

由于对象生命周期和交互使内存管理变得复杂，Objective - C对整个C内存系统进行了抽象。虽然“malloc”和“free”仍然存在，但不常用。在Objective - C中实例化对象通常是一个四步过程：声明、赋值、分配和初始化，通常在一行中完成：

NSObject *object = [[NSObject alloc] init];

2.5 工具使用流程总结

工具名称	使用流程
Instruments	启动DTrace，激活探测点，监控应用程序，分析进程细节
Quartz Composer	选择补丁模块，拖放连接输入输出，创建组合并应用
Dashcode	选择模板，使用拖放组件库和编辑器自定义小部件，调试代码
Core Image Fun House	加载图像，应用滤镜
FileMerge	打开两个文档，比较差异，选择版本，保存合并副本
IconComposer	在外部软件创建大尺寸图标，拖入IconComposer生成小版本和遮罩
Property List Editor	打开文件，创建或编辑属性列表
Shark	运行应用程序，使用Shark监控，分析性能瓶颈，进行优化
Bug Reporter	登录网站，填写表单，附加系统配置文件和支持文档

2.6 开发工具使用流程图

graph LR
    A[选择开发工具] --> B{工具类型}
    B -->|Instruments| C(启动DTrace)
    B -->|Quartz Composer| D(选择补丁模块)
    B -->|Dashcode| E(选择模板)
    B -->|Core Image Fun House| F(加载图像)
    B -->|FileMerge| G(打开文档)
    B -->|IconComposer| H(创建大图标)
    B -->|Property List Editor| I(打开文件)
    B -->|Shark| J(运行应用)
    B -->|Bug Reporter| K(登录网站)
    C --> L(激活探测点)
    D --> M(连接输入输出)
    E --> N(自定义小部件)
    F --> O(应用滤镜)
    G --> P(比较差异)
    H --> Q(拖入IconComposer)
    I --> R(创建或编辑)
    J --> S(监控性能)
    K --> T(填写表单)
    L --> U(分析进程)
    M --> V(创建组合)
    N --> W(调试代码)
    P --> X(选择版本)
    Q --> Y(生成小版本)
    S --> Z(优化代码)
    T --> AA(附加文档)

这些Mac开发工具涵盖了从应用程序调试、图形设计、小部件创建到性能优化和图标制作等多个方面，为开发者提供了全面的支持。而Objective - C语言凭借其独特的优势，成为Mac开发的强大语言基础，帮助开发者更高效地创建出优秀的应用程序。

3. 开发工具详细对比

3.1 功能对比

工具名称	主要功能	适用场景
Instruments	监控应用程序性能，分析进程细节	查找应用程序性能瓶颈，调试复杂问题
Quartz Composer	创建无代码的图形程序	图形设计、动画制作等可视化项目
Dashcode	创建Dashboard小部件	快速开发各种类型的小部件
Core Image Fun House	应用Core Image滤镜	图像处理、特效制作
FileMerge	比较和合并文档	版本控制中的文件冲突解决
IconComposer	创建专业图标	为应用程序、项目设计图标
Property List Editor	创建和编辑属性列表	管理应用程序的配置信息
Shark	优化应用程序性能	对应用程序进行性能分析和优化
Bug Reporter	提交和跟踪bug	发现和反馈Mac OS X系统或应用程序的问题

3.2 操作复杂度对比

工具名称	操作复杂度
Instruments	较高，需要一定的技术知识和经验
Quartz Composer	中等，有一定的图形设计基础即可上手
Dashcode	较低，提供模板和可视化编辑器，易于操作
Core Image Fun House	较低，简单的图像加载和滤镜应用操作
FileMerge	中等，熟悉文件比较和合并的基本概念即可
IconComposer	中等，需要一定的图像处理技能
Property List Editor	较低，基本的文件编辑操作
Shark	较高，需要理解性能分析的原理和方法
Bug Reporter	较低，按照表单填写要求操作即可

4. 开发实践建议

4.1 工具选择建议

• 若要进行性能分析和优化，优先选择Instruments和Shark。先使用Shark进行初步的性能监控，找出大致的性能瓶颈，再使用Instruments深入分析具体的进程细节。
• 对于图形设计和可视化项目，Quartz Composer和Core Image Fun House是不错的选择。Quartz Composer适合创建复杂的图形程序，而Core Image Fun House专注于图像滤镜应用。
• 开发Dashboard小部件时，Dashcode是首选工具，它提供的模板和可视化编辑器能大大提高开发效率。
• 在版本控制中遇到文件冲突，使用FileMerge进行比较和合并。
• 设计专业图标，使用IconComposer可以生成高质量、分辨率无关的图标。
• 管理应用程序的配置信息，使用Property List Editor创建和编辑属性列表。
• 发现系统或应用程序的问题，及时使用Bug Reporter提交bug报告。

4.2 代码编写建议

• 在使用Objective - C编写代码时，充分利用其易读性的语法优势。例如，使用方法调用时，尽量使用具有描述性的参数名，像 [myObject setColorWithRed:0.4 green:0.3 blue:0.0 alpha:1.0]; 这样的写法，能让代码更易于理解和维护。
• 遵循Objective - C的内存管理原则，使用 [[NSObject alloc] init]; 这样的方式进行对象实例化，避免使用 malloc 和 free ，减少内存管理的复杂性和错误。
• 合理分离接口和实现，使用 @interface 、 @implementation 和 @end 指令，提高代码的可维护性和可扩展性。

4.3 开发流程建议

graph LR
    A[需求分析] --> B[选择开发工具和语言]
    B --> C[设计架构和接口]
    C --> D[编写代码]
    D --> E[使用Shark和Instruments进行性能分析]
    E --> F{是否满足性能要求}
    F -->|是| G[使用FileMerge进行版本控制]
    F -->|否| D
    G --> H[使用Quartz Composer和Core Image Fun House进行图形设计]
    H --> I[使用Dashcode开发小部件]
    I --> J[使用Property List Editor管理配置信息]
    J --> K[使用Bug Reporter提交和修复bug]
    K --> L[发布应用程序]

4.4 性能优化流程

步骤	操作
1	使用Shark监控应用程序的运行情况，找出可能的性能瓶颈
2	使用Instruments深入分析性能瓶颈所在的具体进程和代码
3	根据分析结果，对代码进行优化，如选择更高效的算法、减少不必要的对象创建等
4	再次使用Shark和Instruments进行性能测试，验证优化效果
5	如果性能仍不满足要求，重复步骤2 - 4，直到达到满意的性能指标

5. 总结

Mac开发工具和Objective - C语言为开发者提供了丰富的功能和强大的支持。通过合理选择和使用开发工具，遵循Objective - C的语法和内存管理原则，按照科学的开发流程进行项目开发，开发者可以更高效地创建出高质量、高性能的Mac应用程序。同时，不断学习和掌握这些工具和语言的特性，将有助于提升开发者的技术水平和开发能力。无论是初学者还是有经验的开发者，都能在Mac开发的领域中找到适合自己的工具和方法，实现自己的开发目标。