Nullability and Objective-C

https://developer.apple.com/swift/blog/?id=25

http://www.cocoachina.com/ios/20150601/11989.html

http://blog.csdn.net/zhangao0086/article/details/44409913

http://blog.sunnyxx.com/tags/iOS9/

 http://blog.csdn.net/colorapp/article/details/49391209

Nullability

 
Nullability特性用来指明 Objective-C/C 指针是否可以为nil。显然,使用这个特性更能清晰表达API的意图,同时可以提升编译器的static checking,还有一点就可以提高这些API在swift中的可用性。如果使用Xcode 7的话,可能注意到在iOS SDK中这个特性已经被大量采用了。下面这种截图说明了Nullability的用法。

Nullability and Objective-C
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总的来说,可空特性标示符有三种,可以用双下划线(用在任何指针类型),或者没有下划线的(用在Objective-C属性,方法结果类型或者方法参数类型)。

Type qualifier spelling
Objective-C property/method spelling
Swift view
Meaning 
__nonnull nonnull Non-optional, 如: UINib该值永远不会为nil(有一种例外是可能参数传递时传入的消息为空)
__nullable nullable Optional, 如:UITableViewCell?该值可能为nil 
__null_unspecifiednull_unspecified 隐式解封可选类型如, NSDate!不确定该值是否为空(很少见) 
  • ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 
 
OC是如何引入这个特性,并且又让低版本的iOS支持的呢?Apple称之为 Audited Regions,也就是下面这两个宏之间的区域,NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN … NS_ASSUME_NONNULL_END。
Audited Regions对其中的指针做了一些默认的假设,Single-level指针被认为是nonnull的,NSError**指针被认为在各个指针level上面都是nullable的。所以我们在Audited Regions内只需要指明那些 nullable 或者 null_unspecified的场景。
NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
@interface AAPLList : NSObject <NSCoding, NSCopying>
//---
- (nullable AAPLListItem *)itemWithName:(NSString *)name;
- (NSInteger)indexOfItem:(AAPLListItem *)item;

@property (copy, nullable) NSString *name;
@property (copy, readonly) NSArray *allItems;
//---
@end
NS_ASSUME_NONNULL_END

// --------------

self.list.name = nil;   // okay

AAPLListItem *matchingItem = [self.list itemWithName:nil];  // warning
 在C指针中使用 Nullability 的话,与OC中不同的地方在于,使用的nullability qualifier需要在前面添加双下划线,并且要将nullability qualifier写在指针后面。例如下面:

Nullability and Objective-C
 

为了安全起见,这个规则也有一些例外情况:

  • typedef定义的类型不会继承nullability特性—它们会轻松地根据上下文选择nullable或non-nullable,所以,就算是在审查区域内,typedef定义的类型也不会被当作nonnull
  • id *这样更复杂的指针类型必须被显式地注解,比如,你要指定一个nonnull的指针为一个nullable的对象引用,那么需要使用__nullable id * __nonnull
  • NSError **这些特殊的、通过方法参数返回错误对象的类型,将总是被当作是一个nullable的指针指向一个nullable的指针:__nullable NSError ** __nullable

你可以通过Error Handling Programming Guide了解更多详细内容。

兼容性

你的Objective-C框架现有的代码写对了吗?是否能安全的改变它们的类型? Yes, it is.

  • 现有的、被编译过的代码还能继续使用你的框架,也就是说ABI没有变化(编译器不会报错),这也意味着现有的代码不会在运行时捕获到nil的不正确传值。
  • 用新的Swift编译器编译现有的源码,并在使用你的框架的时候,可能会因为一些不安全的行为在编译时得到额外的警告。
  • nonnull不影响优化,尤其是你还可以在运行时检查标记为nonnull的参数是否为nil,这可能需要必要的向后兼容。

Lightweight Generics

这个轻量级泛型,一方面会提高代码可读性,让API变得更加清晰。另外一方面,还能使编译器会帮助我们做一些类型检查,找到一些潜在的错误,达到 Type Safety的效果。
 
日常主要的用法是针对两个集合类的,NSArray与NSDictionary,详细用法可以参考官方SDK中的使用。同时,我们也可以在我们自己的代码来使用这个轻量级泛型,在自定义类,category,extension等等。
Lightweight Generics 个纯编译器的语法支持(llvm 7.0),和 Nullability 一样,没有借助任何 objc runtime 的升级,也就是说,这个新语法在 Xcode 7 上可以使用且完全向下兼容(更低的 iOS 版本)
NSArray<NSString *> *strings = @[@"sun", @"yuan"];
NSDictionary<NSString *, NSNumber *> *mapping = @{@"a": @1, @"b": @2};

 自定义类中的使用语法:


Nullability and Objective-C
 
Category / Extension的使用语法:

Nullability and Objective-C
 

__kindof

在OC中,我们的代码中会大量使用id这个特性,这个特性用起来会带来很多很方便的特性,但是它有个缺陷,我们经常需要进行强制类型转换。Xcode 7中有个新特性,__kindof,“Kindof” types express “some kind of X”,用__kind修饰的变量表示是某个类或者这个类的子类。

__kindof 这修饰符还是很实用的,解决了一个长期以来的小痛点,拿原来的 UITableView 的这个方法来说:

- (id)dequeueReusableCellWithIdentifier:(NSString *)identifier;

使用时前面基本会使用 UITableViewCell 子类型的指针来接收返回值,所以这个 API 为了让开发者不必每次都蛋疼的写显式强转,把返回值定义成了 id 类型,而这个 API 实际上的意思是返回一个 UITableViewCell 或 UITableViewCell 子类的实例,于是新的 __kindof 关键字解决了这个问题:

- (__kindof UITableViewCell *)dequeueReusableCellWithIdentifier:(NSString *)identifier;

既明确表明了返回值,又让使用者不必写强转。再举个带泛型的例子,将Kindof types和lightweight generics结合在一起,UIView 的 subviews 属性被修改成了:

@property (nonatomic, readonly, copy) NSArray<__kindof UIView *> *subviews;

这样,写下面的代码时就没有任何警告了:

UIButton *button = view.subviews.lastObject;

协变性和逆变性

当类支持泛型后,它们的 Type 发生了变化,比如下面三个对象看上去都是 Stack,但实际上属于三个 Type:

1
2
3
Stack *stack; // Stack *
Stack<NSString *> *stringStack; // Stack<NSString *>
Stack<NSMutableString *> *mutableStringStack; // Stack<NSMutableString *>

当其中两种类型做类型转化时,编译器需要知道哪些转化是允许的,哪些是禁止的,比如,默认情况下:


Nullability and Objective-C
 

我们可以看到,不指定泛型类型的 Stack 可以和任意泛型类型转化,但指定了泛型类型后,两个不同类型间是不可以强转的,假如你希望主动控制转化关系,就需要使用泛型的协变性逆变性修饰符了:

__covariant - 协变性,子类型可以强转到父类型(里氏替换原则)
__contravariant - 逆变性,父类型可以强转到子类型(WTF?)

协变:

1
@interface Stack<__covariant ObjectType> : NSObject

效果:


Nullability and Objective-C
 

逆变:

1
@interface Stack<__contravariant ObjectType> : NSObject

效果:


Nullability and Objective-C
 

协变是非常好理解的,像 NSArray 的泛型就用了协变的修饰符,而逆变我还没有想到有什么实际的使用场景。 

关于id类型

 
看了上面这些新特性之后,你会发现在平时开发中,你真的还需要那么多id吗?大多数情况下,我们都可以使用一个更加精确的类型表示,这样能避免一些例如 type safety的问题,同时也能让代码更加清晰。下面看一下官方指明的替代id的情景:
  • 在返回 “self” 的方法中,使用instancetype来代替id
  • 大多数 Collections 都可以变成 Typed Collections 来代替id
  • __kindof X * 来表示 “some subclass of X”,而不再使用id,可以减少类型强制转换之类的代码
  • id<SomeProtocol> 表示conforms to SomeProtocol的任意类型
 
那什么情况下使用id呢?只有那些你确认要表示”an object of any type”的时候再使用id,否则,尽量使用其他语法代替id。