Objective-C 类的初始化器链设计：如何确保父类与子类都正确初始化

在 Objective-C 中，初始化器链（initializer chain）是确保对象从父类到子类被正确初始化的核心机制。它通过指定初始化器（designated initializer）和辅助初始化器（convenience initializer）来实现，确保初始化顺序一致，避免状态不一致或内存问题。以下是逐步设计初始化器链的关键原则和实现方法。通过遵循这些原则，您可以确保 Objecti

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Objective-C 类的初始化器链设计：确保父类与子类正确初始化

1. 理解初始化器链的基本原理

初始化器的作用：初始化器（如 init 方法）负责设置对象的初始状态。Objective-C 中，所有对象都继承自 NSObject，其初始化器是链的起点。
链式调用规则：
- 子类的初始化器必须调用父类的指定初始化器（使用 super 关键字）。
- 指定初始化器是类的主要初始化点，其他初始化器应委托给它。
- 这确保了初始化顺序：父类先初始化，子类再添加额外逻辑。
为什么重要：如果父类未正确初始化，子类可能访问未初始化的属性，导致崩溃或未定义行为。例如，变量 $x$ 表示对象状态，如果未初始化，可能为 $nil$ 或无效值。

2. 设计初始化器链的关键步骤

步骤 1: 定义指定初始化器

每个类应有一个明确的指定初始化器（通常标记为 NS_DESIGNATED_INITIALIZER）。
在实现中，它调用父类的指定初始化器，并执行自身初始化逻辑。

示例：父类 ParentClass 的指定初始化器。

@implementation ParentClass
// 指定初始化器：调用 NSObject 的 init
- (instancetype)init {
    self = [super init]; // 调用父类（NSObject）的指定初始化器
    if (self) {
        // 父类初始化代码，例如设置属性
        _parentProperty = @"Default";
    }
    return self;
}
@end

步骤 2: 子类继承并扩展初始化器
- 子类的初始化器必须调用父类的指定初始化器（而不是其他辅助初始化器）。
- 子类可以重写父类的指定初始化器或添加新的初始化器，但所有路径最终都调用父类的指定初始化器。
- 示例：子类 ChildClass 的指定初始化器。
```
@implementation ChildClass
// 指定初始化器：调用父类 ParentClass 的 init
- (instancetype)init {
    self = [super init]; // 调用父类指定初始化器
    if (self) {
        // 子类初始化代码，例如添加新属性
        _childProperty = 42;
    }
    return self;
}
@end
```

步骤 3: 处理初始化失败和返回值

初始化器可能返回 nil（表示失败），因此必须检查 self 是否为 nil。
在条件块中执行初始化逻辑，避免在无效对象上操作。

示例：处理初始化失败。

- (instancetype)initWithParameter:(id)param {
    self = [super init]; // 先调用父类初始化器
    if (self) {
        if (param == nil) {
            return nil; // 参数无效，返回 nil
        }
        _customProperty = param;
    }
    return self;
}

步骤 4: 使用辅助初始化器（可选但推荐）

辅助初始化器提供便捷方式，但必须委托给指定初始化器。
使用 NS_DESIGNATED_INITIALIZER 宏标记指定初始化器，帮助编译器检查错误。

示例：父类添加辅助初始化器。

@implementation ParentClass
// 指定初始化器
- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) { _parentProperty = @"Default"; }
    return self;
}

// 辅助初始化器：委托给指定初始化器
- (instancetype)initWithCustomValue:(NSString *)value {
    self = [self init]; // 委托给本类的指定初始化器
    if (self) {
        _parentProperty = value; // 修改属性
    }
    return self;
}
@end

3. 常见错误及避免方法

错误 1: 未调用父类初始化器
- 后果：父类状态未初始化，子类访问无效内存。
- 避免：始终在子类初始化器中调用 [super init] 或其他父类指定初始化器。
错误 2: 调用错误的初始化器
- 后果：如果调用父类的辅助初始化器而非指定初始化器，可能导致初始化不完整。
- 避免：明确文档化指定初始化器，并使用 NS_DESIGNATED_INITIALIZER。
错误 3: 忽略返回值检查
- 后果：如果 [super init] 返回 nil，子类继续初始化会导致崩溃。
- 避免：在 if (self) { ... } 块内写初始化代码。
数学视角：初始化链类似于函数组合，其中父类初始化是函数 $f_{\text{parent}}(x)$，子类是 $g_{\text{child}}(y)$，完整初始化是 $g_{\text{child}}(f_{\text{parent}}(x))$。确保顺序正确。

4. 完整代码示例

以下是一个简单示例，展示父类 Vehicle 和子类 Car 的初始化器链设计。

// 父类：Vehicle
@interface Vehicle : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *type;
- (instancetype)init NS_DESIGNATED_INITIALIZER; // 指定初始化器
@end

@implementation Vehicle
- (instancetype)init {
    self = [super init]; // 调用 NSObject 的 init
    if (self) {
        _type = @"Generic Vehicle";
    }
    return self;
}
@end

// 子类：Car
@interface Car : Vehicle
@property (nonatomic, assign) NSInteger wheels;
- (instancetype)initWithWheels:(NSInteger)wheels; // 新初始化器
@end

@implementation Car
// 指定初始化器：调用父类 Vehicle 的 init
- (instancetype)init {
    self = [super init]; // 调用父类指定初始化器
    if (self) {
        _wheels = 4; // 默认值
    }
    return self;
}

// 辅助初始化器：委托给本类的指定初始化器
- (instancetype)initWithWheels:(NSInteger)wheels {
    self = [self init]; // 调用本类指定初始化器
    if (self) {
        _wheels = wheels;
    }
    return self;
}
@end