使用Objective-C的+(void)initialize初始化static变量

在《Objective C类方法load和initialize的区别》一文中，我介绍了Objective-C对待+(void)initialize和+(void)load两个方法在编译和执行时出现的不同。而这些不同也是在使用时应该非常注意的地方。不过文章里面我没有讲这两个方法在Objective-C中究竟有什么实用价值。

其实+(void)initialize可以视为C#，Java中的静态构造函数。有了这个方法，我们就不用像C++自己另找途径来设计静态构造函数了。不过Objective-C中又有一些很不同的地方，因为Objective-C里不能把数据成员限定为static或者const。也就是说，虽然Objective-C可以定义类方法，但是类不能有数据成员。所以也不存在静态数据成员初始化的问题。

不过作为C语言的超集，Objective-C依然可以沿用C的一些特点了定义static的全局变量来作为类静态成员。

举个简单的例子：
[codesyntax lang=”objc” lines=”normal”]

//header file
@interface Printer : NSObject
-(void)print:(NSString *)content;
@end

//implementation file
static int available;
@implementation Printer

+ (void)initialize {
    available = 1;
}

- (id)init {
    if (available <= 0) {
        NSLog(@"No available printer");
        return nil;
    }

    if (self = [super init]) {
        available--;
    }
    return self;
}

-(void)print:(NSString *)content {
    NSLog(@"%@", content);
}

-(void)dealloc {
    available++;
    [super dealloc];
}

@end

[/codesyntax]

在我们的程序，我们有一个Printer类可以构造对象来打印一些内容，但是Printer不是无限，比如我们这里只有一个，于是我们就能构造出一个Printer来，如果该对象没有被释放，那么我们就无法构造出另一个来进行打印。
[codesyntax lang=”objc” lines=”normal”]

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Printer.h"

int main(int argc, const char * argv[])
{
    @autoreleasepool {        
        Printer *printer = [[Printer alloc] init];
        [printer print:@"Print..."];
        Printer *printer2 = [[Printer alloc] init];
        NSLog(@"%@",printer2);
        [printer release];
        printer2 = [[Printer alloc] init];
        NSLog(@"%@",printer2);
    }
    return 0;
}

[/codesyntax]

Print...
No available printer
(null)

从上边的例子，我们看出+(void)initialize方法正确的为available变量进行了初始化。

其实，static变量也可以定义在类方法的里面，这也是个实现的方法。
[codesyntax lang=”objc” lines=”normal”]

@implementation Printer

+ (int)available {
    static int available = 1;
    return available;
}

//other methods

@end

[/codesyntax]
只是这样做有几个不便利的地方。第一，在我们的其它方法中如果想要使用available变量的时候，就不能直接写变量名，而要写成

Printer::available();

这样字代码就不那么简洁了。

第二，因为Objective-C的方法是没有访问域的约束的，所有方法实际上都是public的。虽然，如果我们不在@interface中声明+ (int)available方法，编译器会在该方法被调用时给出警告，但是因为@implementation中定义了+ (int)available方法，运行时依然可以执行并得到正确的返回结果。而且还可以 NSObject的- (id)performSelector:(SEL)aSelector方法来规避警告。因此我们也就失去了静态变量的对外部的隐藏性。另一方面，因为我们还察觉到我们无法对方法内静态变量进行修改，于是又失去了类内部的共享性。

Objective-C中对于static变量，使用最多的地方，应该还是在单例模式(Singleton Patten)。比如上边Printer类我们实际只有一个，就可以定义单例方法。
[codesyntax lang=”objc” lines=”normal”]

@implementation Printer

+ (Printer *)instance {
    static Printer *instance = nil;
    if (!instance) {
        instance = [[Printer alloc] init];
    }

    return instance;
}
//other methods

@end

[/codesyntax]

不过个人认为将static Printer *instance = nil;定义在方法外边作为全局变量，然后用+(void)initialize进行初始化，+ (Printer *)instance方法只返回变量会更好了。
[codesyntax lang=”objc” lines=”normal”]

static Printer *instance = nil;

@implementation Printer
+ (void)initialize {
    if (!instance) {
        instance = [[Printer alloc] init];
    }
}
+ (Printer *)instance {    
    return instance;
}
//other methods
@end

[/codesyntax]

因为对于单例的初始化有线程安全的问题，而Apple的文档中明确指出+(void)initialize调用是“in a thread-safe manner”。我们就不需要在+ (Printer *)instance考虑线程安全性问题了。

另外，如果static变量是方法外部作为全局变量的话，那么它放在@implementaion内还是外并没有关系，编译器都把它当做C的语法进行编译，并限定该变量是该文件内可访问。所以即使把static变量定义放在某个类的@implementaion里面，假如该文件里还其他类的@implementaion，依然可以访问到该static变量。

 

References:

1. Static variable – Wikipedia
2. What does “static” mean in a C program? – stackoverflow
3. Class variable for Objective-C and C++ – JongAm’s blog
4. Objective C Static Class Level variables – stackoverflow
5. + (void)initialize – NSObject Class Reference