MacOS 中 carbon 和 cocoa 的那些事

mac 的全称你知道是什么吗？Macintosh，译名是麦金塔。

苹果电脑的第一个版本发布于 1984 年，其命名为 Macintosh System 1，一直到第 9 个版本（1999 年推出 9.0 版本），这些系统被统称为 Classic Mac OS。而 Classic Mac OS 最初使用 Pascal 作为首要的开发语言，然而到了 1990 年，大部分的 mac 软件、库都是使用 c++ 进行开发的。

1985 年，乔布斯离开苹果公司，独立创建了 NEXT 公司，开了 NeXTSTEP 操作系统，该系统基于 Mach 和 BSD，以 object-c 为语言基础完成¹。1995 年发布了最后一个版本 3.3。NEXT 公司后来和 SUN 公司合作将 NEXTSTEP 操作系统重新命名为 OpenStep。
1996 年，乔布斯重回苹果。²

苹果公司随后收购了 NEXT 公司，基于 OPENSTEP，开发出了一个新的操作系统 Rhapsody（狂想曲）。该系统为了与之前的 Classic Mac OS 兼容，使用了一个新的策略：保留了大部分的 OPENSTEP 的对象库,移植了大部分的 OPENSTREP 的 GUI 的 api，并命名为 "Yellow Box"（黄盒）。并添加了一个运行现有 Mac OS 软件的名为“Blue Box”（蓝盒）的模拟器。在这个模拟器中运行过去的软件。（因为过去的软件大部分是 c++，而 openstep 基于 object-c 编写）。

可以看到 Rhapsody 是 openStep 的一个直接继承，但是增加了一个模拟器用于兼容过去系统中的软件。即 Rhapsody = 黄盒 + 蓝盒

这个改变在 1997 年的 WWDC 大会上公布，很多开发者不满，他们不希望他们的软件运行在一个可能不会更新的“Blue Box”的模拟器中。他们甚至把这个蓝盒子亲切的称为“惩罚盒子”。

正是这一个问题，乔布斯在 1998 年的 WWDC 大会上宣布，苹果会发布一个现代化的版本，并且很好的兼容过去的系统。

这正是 carbon 库的由来。carbon 库基于 c 编写，而 carbon 框架也是苹果将 Mac OSX 带入市场的一个策略。

为了推出 carbon，苹果对 Rhapsody 整个系统进行了修改，Rhapsody 模型实际上是带有仿真器的 OpenStep。在新系统中，苹果使用纯 c 重写了 openStep 中的被称为 Foundation 部分的许多底层代码，并命名为 core foundation（所以 core foundation 是基于 c，并是 carbon 框架的一部分）。而 yellowbox 中代码逐渐演变成了 cocoa 框架。

除此之外，carbon 和 cocoa 则尽可能的共享通用代码。所以 carbon 和 cocoa 之间是有一些函数影射的，虽然这对 cocoa 的项目有一些性能影响，因为调用 cocoa 的一些函数还需要将对象方法转换成 c。但是据苹果称使用了 toll-free bridging 的技术降低了这个影响。

carbon 发布于 2000 年，在 2001 年，苹果发布了 Mac OSX 第一个版本，这个 X 即是 10 的意思。此后几乎所有的软件都在使用 carbon，苹果的官方应用也是如此，如 finder。

在新系统中，carbon 和 cocoa 是 peer 关系。Rhapsody 演变成了 macosx，而 yellowbox 演变成了 cocoa。

好景不长，2007 年，苹果发布了 Mac OSX 10.5，从这个版本开始，苹果开始过渡到 64 位的应用程序。与此同时，苹果宣布 64 位的 c 编程环境不再提供与 carbon 的界面交互相关的 api 兼容。 Introduction to 64-Bit Guide for Carbon Developers 当年的 apple 开发者首页是这样介绍 10.5 的变化的：

Most APIs in Mac OS X v10.5 are available to both 32-bit and 64-bit applications, but some APIs commonly used by Carbon applications are not. In particular, the APIs used to implement a Carbon user interface are generally available only to 32-bit applications. If you want to create a 64-bit application for Mac OS X, you need to use Cocoa to implement its user interface.

即与界面交互相关的 api 只能适用于 32 位的程序，否则需要使用 cocoa 来进行创建应用程序。

2012 年，苹果发布了 OS X 10.8 版本。此时 carbon 大部分的 api 都已经被 deprecated，但仍然可以使用，苹果并宣布不再更新 carbon 的框架内容。2017 年苹果发布的 10.13，苹果宣布此后的 mac os 版本将不再支持 32 位应用程序，这一决定在 mac os 10.15 正式的生效了。

在命名前缀规则中，从一开始 Mac OS X 到 2012 年发布的 10.8 中，命名前缀改成了 OS X 10.8。一直到 2016 年发布的 10.12 版本及其之后的版本中中，命名的前缀又改成了 Mac OS。

历史就到这里了，carbon 已经完成了 Mac OSX 的使命——发布现代化并且兼容旧系统程序的操作系统。但是随着 64 位应用程序的普及，mac 已经不再推荐使用 carbon。尽管如此，如果不使用界面库相关的 api，carbon 库实际上仍然可以在 64 位的应用程序中使用。

下面简单介绍 cocoa 和 carbon 两个框架中包含的内容：
carbon 的一部分是来自于 Macintosh Toolbox，Toolbox 是 Classic Mac OS 中的一个库，是由许多 manager 组成。实现了很多高级功能，如绘制图形、菜单管理器、内存管理等等。

carbon 最初来自于 toolbox 的重组，所以 carbon 也是由多个 manager 组成的。后续增加的代码大部分代码都是基于 core foundation。

cocoa 包含了

• Foundation Kit 作为 openstep 中的遗产，其类的前缀为 NS，是一个通用的面向对象的库，提供字符串和值操作，容器和迭代，分布式计算，事件循环（运行循环）以及其他未直接与图形用户界面绑定的功能。拥有的 class 有
  • 1.1 NSObject
  • 1.2 NSString and NSMutableString
  • 1.3 NSValue and NSNumber
  • 1.4 NSArray and NSMutableArray
  • 1.5 NSDictionary and NSMutableDictionary
  • 1.6 NSSet and NSMutableSet
  • 1.7 NSData and NSMutableData
  • 1.8 NSDate, NSTimeZone and NSCalendar
• AppKit 同样是 openstep 的遗产，其类和变量的前缀为 NS，它包含可用于创建图形用户界面并与之交互的代码程序。拥有的 class 有：
  • NSApplication，获得某个应用的对象
  • NSWindow: 获得窗口的对象
  • NSView
  • NSResponder
  • NSDocument
  • NSController

可以看到虽然 cocoa 和 carbon 在很早是平行的关系，事实上他们的绘制窗口相关的界面库并不是相同的，界面的显示效果也是不同的。其中一个来自 toolbox，另一个来自 openstep。

参考资料

macOS
Classic Mac OS
cocoa
Carbon (API)
Cocoa 是什么
OpenStep

mac 系统的整体架构复杂，历史很长，如有知识性的错误欢迎指出。

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