VectorLu

Objectiv-C 学习笔记

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虽然已经有了 Swift，但是还是有很多 Objective-C 的项目，这门语言还是有必要学一学。如果已经有 C 语言的基础，相信你能很快上手。OC 是完全兼容 C99 的，所以也会先回顾一下 C 语言的重要内容。

如果还完全不会用 Xcode 创建项目和文件，可以看看 Xcode 使用笔记 0 新司机上路

C 语言基础回顾

布尔值

Xcode 支持 C99 标准

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_BOOL a = true;

注意在 Objective-C 中，BOOL类型使用 8 位存储空间，如果不小心将一个大于 1 字节的整型值（比如short或int）付给一个BOOL变量，那么只有低位字节会用作BOOL值，如果该低位字节刚好为 0（比如说 8960，写成十六进制为0x2300），BOOL值将会被认作是 0 ，即 NO值，故不要混用数字和BOOL类型。

函数

如果变量是“与某块数据相关联的名称”，那么函数就是“与某块代码相关联的名称”。

发现代码中的重复，提取具有共通性的部分并将其用独立的函数处理，接着添加参数处理差异部分。

局部变量、帧和栈

函数可以有很多局部变量，这些局部变量都保存在函数的帧 (frame) 中。

使用栈 (stack) 来描述帧在内存中存储的地点。执行函数时，函数的帧会在栈的顶部被创建出来。函数执行结束时，我们会说函数返回了。也就是说，其帧会退出栈，等待下一个调用它的函数继续执行。

全局变量与静态变量

在函数外声明的变量称为全局变量。复杂的程序会涉及大量的文件，包含不同的函数。这些文件中的代码都能访问全局变量。在不同的文件中共享变量不一定都是好事，有时候会引起很严重的混淆问题。

为此，C 语言引入了静态变量 (static variable)概念。只有那些声明了静态变量的文件才可以访问静态变量。详见下一小节。

存储类、链接和内存管理

C 语言中有 5 个作为存储类说明符的关键字，它们是auto register static extern以及typedef。

typedef与内存存储无关，由于语法原因被归入此类。不可以在一个声明中使用一个以上存储类说明符，意味着不能将其他任一存储类说明符作为typedef的一部分。

C 使用作用域、链接和存储时期来定义 5 种存储类，见下表：

存储类 存储时期 作用域 链接 声明方式
自动 自动 代码块 空 代码块内
寄存器 自动 代码块 空 代码块内，使用 关键字 register
空链接的静态 静态 代码块 空 代码块内，使用关键字 static
具有外部链接的静态 静态 文件 外部 所有函数之外
具有内部链接的静态 静态 文件 内部 所有函数之外，使用关键字 static

详见：C 语言存储类详解

指针

通过*运算符，可以访问保存在某个地址中的数据。

不同数据类型的大小

sizeof()会返回一个类型为size_t的数，与之对应的格式是%zu，较少用到。示例：

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#import <stdio.h>
int main(int argc, const char * argv[])
{
    int i = 17;
    int *addressOfI = &i;
    printf("i stores its value at %p\n", addressOfI);
    *addressOfI = 89;
    printf("Now i is %d \n", i);
    printf("An int is %zu bytes\n", sizeof(int));
    printf("A pointer is %zu bytes\n", sizeof(int *));
    
    return 0;
}

运行程序，如果指针长度是 4 个字节，那么该程序就是在 32 位环境下运行，8——64 位环境。

NULL

NULL就是 0（地址也是数字）。在if的条件中，很方便判断指针是否为空：

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float *myPointer;
...
// myPointer 指针是否为空？
if(myPointer)
{
  ...// myPointer 非空
}

或者用较简洁的三元运算符

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// 如果 measureGravityPtr 是空值，则计算重力值
float actualGravity = measureGravityPtr? *measuredGravityPtr : estimatedGravity(planetRadius);

通过引用传递

通过一个实例来学习，其中调用modf()函数并传入一个double类型数，可以得到该浮点数的整数部分和小数部分。

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#import <stdio.h>
#import <math.h>
int main(int argc, const char * argv[])
{
    double pi = 3.14;
    double integerPart;
    double fractionPart;
    
    // 将 integerPart 的地址作为实参传入
    fractionPart = modf(pi, &integerPart);
    
    // 获取 integer 地址上的值
    printf("integerPart = %.0f, fractionPart = %.2f\n", integerPart,
           fractionPart);
    
    return 0;
}
// 运行结果
// integerPart = 3, fractionPart = 0.14
// Program ended with exit code: 0

调用函数时传入某个地址，然后由函数将数据传入该地址指向的内存，这种参数传入方式称为通过引用传递 (pass-by-refrence)。

以下是一个很实用，很简单的通过引用传递参数的例子。

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// 将公制单位米转换成非公制单位的英尺和英寸，
// 需要读取一个浮点数，返回两个浮点数。
// 调用函数时，要为 meters 传入相应的值。
// 此外，还要提供两个地址，用于保存 feet 和 inches。
#import <stdio.h>
#import <math.h>
void metersToFeetAndInches(double meters, unsigned int *ftPtr,
                           double *inPtr)
{
    // 这个函数假定 meters 的值是非负数
    // 将 meters 变量转化为 feet 的值，类型为浮点数。
    double rawFeet = meters * 3.281;
    
    // 计算类型为无符号整型 feet 变量的值
    unsigned int feet = (unsigned int)floor(rawFeet);
    
    // 将 feet 变量的值储存在提供的地址里
    printf("Storing %u to the address %p \n", feet, ftPtr);
    *ftPtr = feet;
    
    // 计算英寸
    double fractionalFoot = rawFeet - feet;
    double inches = fractionalFoot * 12.0;
    
    // 将 inches 变量的值储存在传入的地址里
    printf("Storing %.2f to the address %p \n", inches, inPtr);
    *inPtr = inches;
}
int main(int argc, const char * argv[])
{
    double meters = 3.0;
    unsigned int feet;
    double inches;
    
    metersToFeetAndInches(meters, &feet, &inches);
    printf("%.1f meters is equal to %d feet and %.1f inches.\n",
           meters, feet, inches);
    
    return 0;
}
// 运行结果
//Storing 9 to the address 0x7fff5fbff7b4
//Storing 10.12 to the address 0x7fff5fbff7a8
//3.0 meters is equal to 9 feet and 10.1 inches.

Objective-C 基础

学习自《Objective-C 编程》第二版，《Objective-C 基础教程》第二版，iTunes 上 Stanford iOS7 的视频。

类和方法初体验

方法和消息

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// main.c
#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // date 类方法 class method
        // 类方法会创建类的实例
        // 并创建实例变量
        NSDate *now = [NSDate date];
        NSLog(@"This NSDate object lives at %p", now);
        NSLog(@"The date is %@", now);
        
        // timeIntervalSince1970 实例方法 instance method
        // 提供实例中实例变量的信息，或是对实例变量进行操作
        double seconds = [now timeIntervalSince1970];
        NSLog(@"It has been %f seconds since the start og 1970.", seconds);
        
        // 方法带实参时，冒号时构成方法名的一个重要部分。
        // 所以不存在 dateByAddingTimeInterval 方法
        // 只有 dateByAdding-TimeInterval 方法
        NSDate *later = [now dateByAddingTimeInterval:100000];
        NSLog(@"In 100,000 seconds it will be %@.", later);
        
        NSCalendar *cal = [NSCalendar currentCalendar];
        NSLog(@"My calendar is %@", [cal calendarIdentifier]);
        
        // 获取更多关于 NSDate 的信息
        unsigned long day = [cal ordinalityOfUnit:NSCalendarUnitDay inUnit:NSCalendarUnitMonth forDate:now];
        NSLog(@"This is day %lu of the month", day);
        
        // 消息的嵌套
        double secondsNest = [[NSDate date] timeIntervalSince1970];
        NSLog(@"It has been %f seconds since the start of 1970", secondsNest);
        // 练习：获取计算机的相关信息
        
        // currentHost 类方法
        NSHost *host = [NSHost currentHost];
        
        // localizedName 实例方法
        NSString *hostString = [host localizedName];
        NSLog(@"This computer's name is %@.\n", hostString);
        
    }
    return 0;
}

alloc 和 init

唯一必须以嵌套的形式连续发送的消息是alloc和init。

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// NSDate *now = [NSDate date];
NSDate *now = [[NSDate alloc] init];
// 两种方法等价，使用 date 方法可以用最少的代码获取一个 NSDate 实例
// 称这种方法为便利方法 convenience method

向 nil 发送信息

nil是不指向任何对象的指针，多数面向对象的语言不允许向nil发送消息，但是在 Objective-C 中，可以向nil中发送消息，什么事情也不会发生。

重点1:
如果程序向某个对象发送了消息，但是没有得到预期的结果，请检查消息接收方是否为nil。

重点2:
向nil发送消息，得到的返回值没有意义。

id

id 是可以指向任意类型对象的指针
id 已经隐含了星号的作用。

获取从出生到当前时刻的时间间隔

（单位：秒）

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#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        NSDateComponents *comps = [[NSDateComponents alloc] init];
        [comps setYear:1997];
        [comps setMonth:5];
        [comps setDay:1];
        [comps setHour:10];
        [comps setMinute:10];
        [comps setSecond:0];
        
        NSCalendar *g = [[NSCalendar alloc] initWithCalendarIdentifier:
                         NSCalendarIdentifierGregorian];
        
        NSDate *dateOfBirth = [g dateFromComponents:comps];
        NSDate *now = [NSDate date];
        
        double secondsSinceEarlierDate = [now timeIntervalSinceDate:dateOfBirth];
        NSLog(@"I have been living for %f seconds", secondsSinceEarlierDate);
    }
    return 0;
}

对象和内存

内存管理

栈是由有序的帧构成的。函数的帧在函数结束后会自动释放。而堆里的对象不会自动释放。管理堆很重要，因为程序占用的堆大小是有限的。而每个对象被创建后都会占用一顶的堆内存。如果系统内存不足，Mac 应用的运行效果就会变差，而 iOS 应用则会崩溃。因此，必须释放不需要的对象，将内存交还给系统，继续重新使用。

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NSDate *currentTime = [NSDate date];
NSLog(@"currentTime's value is %p", currentTime);
sleep(2);
currentTime = [NSDate date];
NSLog(@"currentTime's value is now %p", currentTime);

ARC

第一个NSDate实例对象怎么样了？

我们已经丢失了这个对象以及其包含的信息。因为我们丢失了指向该对象的指针，即使它仍然在堆上，我们也再不能获得这个对象的信息。如果要保留第一个 NSDate实例，需要在currentTime指向第一个实例时，创建新指针从currentTime那里获取第一个实例对象的地址，此时第一个实例对象的引用数为 2（该实例被 2 个指针所指向）。

将指向实例对象的指针设置为nil，实例对象就会失去一个引用，如果开启了 ARC，当一个实例对象的引用数为 0 时，就会自动销毁该实例对象，释放内存。

ARC automatic reference counting 自动引用计数

如果指针变量被销毁，它所指向的对象会失去一个引用。当某个对象的实例变量指向其他对象时，事情会变得更复杂—— todo

NSString

创建 NSString 实例

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NSString *lament = @"Why me?";

创建动态字符串，字符串的内容要等到程序运行时才能知道，可以使用stringWithFormat:类方法来创建动态字符串：

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NSString *datastring = [NSString stringWithFormat:@"The date is %@", now];

使用官方文档

打开 Xcode 的 “Help -> Documentation and API Reference”,或者用快捷键 “Command + Shift + 0” ，搜索想了解的资料，注意语言的切换，可以先在顶部的搜索框输入某个类，再用 “Command + f” 在页面内搜索这个类的某个方法。

NSArray

创建数组和遍历

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#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[])
{
    @autoreleasepool
    {
        // 创建 3 个 NSDate 对象
        NSDate *now = [NSDate date];
        NSDate *tomorrow = [now dateByAddingTimeInterval:24.0 * 60.0 * 60.0];
        NSDate *yesterday = [now dateByAddingTimeInterval:-24.0 * 60.0 * 60.0];
        
        // 创建 1 个数组包含这 3 个对象
        NSArray *dateList = @[now, tomorrow, yesterday];
        // NSArray 实例一旦创建就无法改变，
        // 无法添加删除数组中的元素，也无法改变它们的位置
        
        // 输出其中的两个对象
        NSLog(@"The first date is %@", dateList[0]);
        NSLog(@"The third date is %@", dateList[2]);
        
        // 用 count 方法获取 dateList 指向的 NSArray
        // 对象的元素个数
        
        NSLog(@"There are %lu dates", [dateList count]);
        
        // 遍历数组
        NSUInteger dateCount = [dateList count];
        for(int i = 0; i < dateCount; i++)
        {
            NSData *d = dateList[i];
            NSLog(@"Here is a date: %@", d);
        }
        
        // 快速枚举
        for(NSDate *d in dateList)
        {
            NSLog(@"Here is a date: %@", d);
        }
        
    }
    return 0;
}

可变数组 NSMutableArray

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#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[])
{
    @autoreleasepool
    {
        // 创建 3 个 NSDate 对象
        NSDate *now = [NSDate date];
        NSDate *tomorrow = [now dateByAddingTimeInterval:24.0 * 60.0 * 60.0];
        NSDate *yesterday = [now dateByAddingTimeInterval:-24.0 * 60.0 * 60.0];
        
        // 创建空数组
        NSMutableArray *dateList = [NSMutableArray array];
        
        // 将 2 个 NSDate 对象加入新创建的数组
        [dateList addObject:now];
        [dateList addObject:tomorrow];
        
        // 将 yesterday 指针插入到数组的起始位置
        [dateList insertObject:yesterday atIndex:0];
        
        
        // 快速枚举
        for(NSDate *d in dateList)
        {
            NSLog(@"Here is a date: %@", d);
        }
        
        // 删除 yesterday 指针
        [dateList removeObjectAtIndex:0];
        NSLog(@"Now the first date is %@", dateList[0]);
        
    }
    return 0;
}

旧式数组方法

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NSArray *dateList = [NSArray arrayWithObjects:now, tomorrow, yesterday, nil];

结束处的nil 告诉方法停止运行，所以，这个NSDate数列拥有三个指针对象。如果没有

练习

购物清单

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#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[])
{
    @autoreleasepool
    {
        NSString *bread= @"Loaf of bread";
        NSString *milk = @"Container of milk";
        NSString *butter = @"Stick of butter";
        
        NSMutableArray *shoppingList = [NSMutableArray array];
        
        [shoppingList addObject:bread];
        [shoppingList addObject:milk];
        [shoppingList addObject:butter];
        
        for(NSString *s in shoppingList)
        {
            NSLog(@"Don't forget to buy %@", s);
        }
        
    }
    return 0;
}

里程碑 1：学会从问题出发查找 OC 文档

在专有名词和常见名词表单中找到含”aa”的专有名词（即首字母大写）。

在给出的程序基础上，思考：

如何判断首字母是否是大写，在NSString的界面搜索capital，发现没有相关方法，于是搜索index，想着应该有用index获取某个字符的方法，搜索得

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- (unichar)characterAtIndex:(NSUInteger)index;

于是将获取的字符与'A' 和'Z'比较一下就好了。

读入文件并将数据保存在字符串中的方法

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// 读入文件并将数据保存在字符串中
// 没有处理可能发生的错误
NSString *nameString = [NSString stringWithContentsOfFile:
            @"/usr/share/dict/words" encoding:NSUTF8StringEncoding
            error:NULL];

然后贴一下完整的源码，打开的文件是在任意一台有 Mac OS 系统的人都有的文件，不必修改任何代码就可以运行。

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#import <Foundation/Foundation.h>
int main(int argc, const char * argv[])
{
    @autoreleasepool
    {
        // 读入文件并将数据保存在字符串中
        // 没有处理可能发生的错误
        NSString *nameString = [NSString stringWithContentsOfFile:
            @"/usr/share/dict/words" encoding:NSUTF8StringEncoding
            error:NULL];
        
        // 将所得字符串按"\n"进行分割，并保存在数组中
        NSArray *names = [nameString componentsSeparatedByString:@"\n"];
        
        // 枚举数组，一次处理一个字符串
        for (NSString *n in names)
        {
            // 查找字符串 "aa"（忽略大小写）
            NSRange r = [n rangeOfString:@"AA" options:NSCaseInsensitiveSearch];
            
            // 是否找到
            if (r.location != NSNotFound)
            {
                // 获取每个单词的第一个字符
                unichar firstChar = [n characterAtIndex:0];
                if (firstChar >= 'A' && firstChar <= 'Z')
                {
                    NSLog(@"%@", n);
                }
            }
        }
    }
    return 0;
}

里程碑2：第一个自定义类

创建新类的步骤，Command + n，选择 macOS 区域中的 Cocoa class
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点击 Next，填入类名，确定 Group 是存放源代码的文件夹，而不是整个项目，如下图

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快捷键

“Ctrl-Command-上箭头”，在 .m 文件及其对应的 .h 文件中切换。

在头文件中声明方法

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// BNRPerson.h
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface BNRPerson : NSObject
{
    // Step 0: BNRPerson 拥有两个实例变量
    float _heightInMeters;
    int _weightInKilos;
}
// Step1: 在花括号外声明 5 个实例方法
- (float)heightInMeters;
- (void)setHeightInMeters:(float)h;
- (int)weightInKilos;
- (void)setWeightInKilos:(int)w;
// BNRPerson 类拥有计算 Body Mass Index 方法
- (float)bodyMassIndex;
@end

在 .m 文件中实现方法

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// BNRPerson.m
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "BNRPerson.h"
@implementation BNRPerson
// getter method
- (float)heightInMeters
{
    return _heightInMeters;
}
// setter method
- (void)setHeightInMeters:(float)h
{
    _heightInMeters = h;
}
- (int)weightInKilos
{
    return _weightInKilos;
}
- (void)setWeightInKilos:(int)w
{
    _weightInKilos = w;
}
- (float)bodyMassIndex
{
    return _weightInKilos / (_heightInMeters *_heightInMeters);
}
@end

在 main()添加使用 BNRPerson 类的代码

首先记得在 main.m 中导入头文件，当你打出 BNR… 还没有自动补全的提示，那么很可能是忘记了导入头文件。

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// main.c
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "BNRPerson.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 创建 BNRPerson 实例
        BNRPerson *mikey = [[BNRPerson alloc] init];
        
        // 使用 setter 方法为实例变量赋值
        [mikey setWeightInKilos:96];
        [mikey setHeightInMeters:1.8];
        
        // 使用 getter 方法打印出实例变量的值
        float height = [mikey heightInMeters];
        int weight = [mikey weightInKilos];
        NSLog(@"mikey is %.2f meters tall and weights %d kilograms", height, weight);
        
        // 使用定制方法打印出 bmi 的值
        float bmi = [mikey bodyMassIndex];
        NSLog(@"mikey has a BMI of %f", bmi);
    }
    return 0;
}

存取方法及命名

getter 和 setter 方法被统称为存取方法 accessor method 或 accessor。

实例变量的命名方法是：开头是下划线，然后是小写开始的驼峰命名法。

方法不以下划线开头，存方法以 set 开头，取方法名和实例变量名相同（只是没有下划线）。

特别需要注意的是，Objective-C 中没有命名空间，所以如果你写了一个称为 Person 的类，而它连接到另一个库，其中有其他人声明的 Person 类，编译器无法区别这两个类，就会出现编译器错误。

为了避免这样的冲突，苹果公司推荐使用三个或三个以上字母作为类的前缀，让类的名字独一无二，就不会和其他人的类名起冲突。

self

Objective-C 的方法都包含一个隐含的局部变量self，它是一个指向当前方法的对象的指针。当某个对象要向自己发送消息的时候，就需要使用self。有些人坚持不直接存取实例变量（个人认为是为了避免不小心修改实例变量）的信条，他们会在类的方法中调用对象自身的存取方法。改写一些上文中的bodyMassIndex方法：

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- (float)bodyMassIndex
{
    float h = [self heightInMeters];
    return [self weightInKilos]/(h*h);
}

Properties

可简化存取方法的过程。

Declaring properties

在 BNRPerson.h 中删除实例变量，然后用下面两个属性heightInMeters和weightInKilos重写存取方法的声明。

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@property (nonatomic) float heightInMeters;
@property (nonatomic) int weightInKilos;

声明属性的时候，编译器还会帮你声明存取方法。不过有一些例外情况，需要自己调整属性声明或实现存取方法。

Property attributes

  • nonatomic
  • atomic (default)
  • readonly
  • readwrite

例如：

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@property (nonatomic, readonly) double circumferenceOfEarth;
// 属性要么是只读属性
// 要么是读/写 (readwrite) 属性
@property (nonatomic, readwrite) double humanPopulation;

Dot notation

使用 dot notation 的时候是在发送消息。

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mikey.weightInKilos = 96;
// ...
float height = mikey.heightInMeters;

Inheritance

创建一个新类，命名为 BNREmployee，还记得怎么创建新类吗？如果不记得，查看左边的目录，点击“里程碑2:第一个自定义类”再复习一下(・ω・)ノ

在 BNREmployee.h，导入 BNRPerson.h，将父类从 NSObject 改为 NSRPerson

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// BNREmployee.h
#import "BNRPerson.h"
@interface BNREmployee : BNRPerson
@property (nonatomic) unsigned int employeeID;
@property (nonatomic) unsigned int officeAlarmCode;
@property (nonatomic) NSDate *hireDate;
- (double)yearOfEmployment;
@end

在 BNREmployee.m 文件中，实现 yearOfEmployment 方法：

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#import "BNREmployee.h"
@implementation BNREmployee
- (double)yearOfEmployment
{
    // 是否拥有一个非 nil 的 hireDate ？
    if (self.hireDate)
    {
        NSDate *now = [NSDate date];
        NSTimeInterval secs = [now timeIntervalSinceDate:self.hireDate];
        return secs / 31557600.0;   // 每年的秒数
    }
    else
    {
        return 0;
    }
}
@end

在 main.m 中导入 BNREmployee.h，创建一个 BNREmployee 的实例。让 mikey 变量指向一个 BNRPerson 对象。

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//  main.m
//  BMI
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//  Created by rooooooot on 12/10/16.
//  Copyright © 2016 VectorLu. All rights reserved.
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#import <Foundation/Foundation.h>
#import "BNRPerson.h"
#import "BNREmployee.h"
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 创建 BNRPerson 实例
        BNREmployee *mikey = [[BNREmployee alloc] init];
        
        // 使用 setter 方法为实例变量赋值
        mikey.weightInKilos = 96;
        mikey.heightInMeters = 1.8;
        mikey.employeeID = 12;
        mikey.hireDate = [NSDate dateWithNaturalLanguageString:@"Aug 2nd, 2010"];
        
        // 使用 getter 方法打印出实例变量的值
        float height = mikey.heightInMeters;
        int weight = mikey.weightInKilos;
        NSLog(@"mikey is %.2f meters tall and weights %d kilograms", height, weight);
        NSLog(@"Employee %u hired on %@", mikey.employeeID, mikey.hireDate);
        
        float bmi = [mikey bodyMassIndex];
        double years = [mikey yearOfEmployment];
        NSLog(@"BMI of %.2f, has worked with us for %.2f years", bmi, years);
    }
    return 0;
}

Overriding methods

通常，子类会与父类有所不同。假设，员工的 BMI 值都是 19.在这种情况下，可以覆盖BNREmployee的bodyMassIndex方法。

可以编写一个新的实现来覆盖继承下来的方法。在BNREmployee.m方法中，覆盖bodyMassIndex：

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- (float)bodyMassIndex
{
    return 19.0;
}

Inheritance hierarchy

NSObject

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