Objective-Cのexternキーワード！初心者向けの10選完全ガイド

はじめに

Objective-Cは、C言語をベースにオブジェクト指向を取り入れたプログラミング言語です。

アップル社のiOSやmacOSアプリ開発でよく使用されています。

そのObjective-Cにおいて、externというキーワードが存在します。

これは、初心者にとっては少し難しく感じるかもしれませんが、理解することでソースコードの共有や管理が非常にスムーズになります。

本ガイドでは、Objective-Cのexternキーワードについて初心者向けに徹底的に解説します。

使い方や注意点、さらにはカスタマイズ方法まで、10の詳しいサンプルコードとともに学ぶことができます。

●Objective-Cのexternキーワードとは

externキーワードは、Objective-Cだけでなく、CやC++でも使用されるキーワードの一つです。

このキーワードの主な目的は、あるソースファイルで定義された変数や関数を、別のソースファイルから参照するために使用されます。

具体的には、ソースファイル間で変数や関数を共有する際に役立ちます。

例えば、大規模なアプリケーション開発を行う際、複数のプログラマーがそれぞれ異なるソースファイルを担当することがあります。

このとき、一つのソースファイルで定義された変数を、別のソースファイルからも参照したいというニーズが生まれます。

このような場合に、externキーワードを使用することで、ソースファイル間で変数や関数を簡単に共有することができるのです。

○externキーワードの基本的な意味

externキーワード自体には、「外部の」という意味が込められています。

これは、変数や関数が「外部のソースファイル」に存在することを示唆しています。

したがって、externキーワードを使用して変数や関数を宣言することで、その変数や関数が別のソースファイルで定義されていることをプログラマーやコンパイラに伝えることができます。

一般的に、ヘッダーファイル（.hファイル）内でexternキーワードを使用して変数や関数を宣言し、実際の定義はソースファイル（.mファイルや.cファイル）内に行います。

この方法をとることで、複数のソースファイルからその変数や関数を利用することが可能となります。

●externキーワードの使い方

Objective-Cを学ぶ上で、変数や関数を別のソースファイルで利用する際に避けては通れないのがexternキーワードです。

このキーワードを使うことで、一つのソースファイルで定義された変数や関数を、他のソースファイルから参照することができます。

ここではexternキーワードの基本的な使い方を紹介していきます。

○サンプルコード1：基本的なexternの使用方法

Objective-Cでは、一つのソースファイルで定義した変数を別のソースファイルで利用する場合、その変数の前にexternキーワードをつけることで、他のファイルからその変数を参照することができます。

// File1.m
int globalVariable = 100; // グローバル変数の定義

// File2.m
extern int globalVariable; // File1.mで定義した変数を参照

この例では、File1.mにグローバル変数globalVariableを定義し、その後File2.m内でその変数をexternキーワードを用いて参照しています。

このようにexternキーワードを使用することで、異なるソースファイル間で変数や関数を共有することができます。

○サンプルコード2：externを使った変数の共有

externキーワードを使って、複数のソースファイル間で変数を共有する方法を具体的に見ていきましょう。

// Config.h
extern int appVersion; // グローバル変数の宣言

// Config.m
int appVersion = 1; // グローバル変数の定義

// Main.m
#import "Config.h"

この例では、Config.hでグローバル変数appVersionの宣言を行い、Config.mで実際の値を設定しています。

そして、Main.mでConfig.hをインポートすることで、appVersion変数の値を利用できるようになります。

これにより、プログラムの設定値などを一か所で管理し、それを複数のソースファイルから参照することができます。

○サンプルコード3：externとstaticの違い

Objective-Cでの変数のスコープと可視性を制御するためにexternとstaticキーワードを使用することができます。

しかし、それぞれが持つ性質と目的は大きく異なります。

このコードでは、externとstaticの主な違いを表しています。

この例では、externキーワードを使用して外部のファイルから変数を参照し、staticキーワードを使用してファイル内でのみ変数を使用する方法を表しています。

// FileA.m
int globalVar = 10;  // この変数は他のファイルからも参照可能

// FileB.m
extern int globalVar; // FileA.mで定義されたglobalVarを参照
static int privateVar = 20; // この変数はFileB.m内でのみ有効

int main() {
    printf("globalVar: %d\n", globalVar);
    printf("privateVar: %d\n", privateVar);
    return 0;
}

このコードでは、FileA.mにglobalVarという変数が定義されています。

この変数は、externキーワードを使ってFileB.mからも参照できるようになっています。

一方、FileB.mに定義されているprivateVarは、staticキーワードが付けられているため、このファイル内でのみ有効となります。

このコードを実行すると、globalVarの値は10と表示され、privateVarの値は20と表示されます。

○サンプルコード4：externを使った関数の共有

externキーワードは、変数だけでなく関数にも適用することができます。

外部のファイルに定義されている関数を、他のファイルから呼び出す場面でこのキーワードが役立ちます。

このコードでは、externを使用して他のファイルで定義されている関数を参照する方法を表しています。

この例では、一つの関数がFileC.mに定義され、それをFileD.mから呼び出しています。

// FileC.m
#include <stdio.h>

void sharedFunction() {
    printf("This function is defined in FileC.m\n");
}

// FileD.m
extern void sharedFunction(); // FileC.mで定義された関数を参照

int main() {
    sharedFunction();
    return 0;
}

このコードでは、FileC.mにsharedFunctionという関数が定義されています。

そして、FileD.mでその関数をexternキーワードを使用して参照しています。

このコードを実行すると、This function is defined in FileC.mと表示されます。

○サンプルコード5：externとインポートの違い

Objective-Cにおいて、externキーワードとインポート（#import）の違いは非常に基本的でありながら、初心者には混同しやすい部分でもあります。

両者の機能と役割を正確に理解することは、効率的なコード設計やデバッグの際の時間の節約に繋がります。

このコードでは、externキーワードと#importディレクティブの違いを明確に表しています。

この例では、外部の変数を参照する際と、外部のヘッダーファイルを取り込む際の違いを表しています。

// File1.m
int sharedValue = 50;

// File2.m
extern int sharedValue; // externキーワードを使用して、File1.mの変数を参照

#import "File1.h" // #importを使用して、File1のヘッダーファイルを取り込む

externは、他のファイルで宣言された変数や関数の実体を参照する際に使用されます。

この例ではFile2.mがFile1.mの変数sharedValueを参照しています。

一方、#importは、他のヘッダーファイルに記述されている内容を取り込むためのディレクティブです。

これにより、別のファイルで定義された型や関数の宣言を利用することができます。

このコードを実行した場合、File2.m内でsharedValueの値を取得すると、50という値が得られます。

これは、externを用いてFile1.m内の変数を正しく参照しているからです。

○サンプルコード6：externキーワードとブロック変数

Objective-Cにおけるブロック（Block）は、関数のような振る舞いを持つ一連のコードをキャプチャし、変数として取り扱うことができる機能です。

そして、externとブロック変数との相互作用もまた、注意が必要な部分です。

このコードでは、externキーワードを使ってブロック変数を参照する方法を表しています。

この例では、外部のファイルで定義されたブロック変数をexternを使って参照しています。

// FileA.m
void (^externalBlock)(void) = ^{
    NSLog(@"This is an external block.");
};

// FileB.m
extern void (^externalBlock)(void); // externキーワードを使用して、FileA.mのブロック変数を参照

// 使用例
externalBlock(); // "This is an external block."と表示される

この例では、FileA.mでブロック変数externalBlockを定義し、その後FileB.mでこのブロック変数をexternキーワードを用いて参照しています。

そして、FileB.m内でexternalBlockを実行すると、"This is an external block."というメッセージが表示されます。

○サンプルコード7：externを用いた定数の定義

Objective-Cにおいて、externキーワードは変数や関数だけでなく、定数を定義する際にも使用することができます。

この場合、定数はヘッダーファイルで宣言され、実際の値は実装ファイルで定義される形となります。

このコードでは、ヘッダーファイルと実装ファイルに分けて、externキーワードを使用して定数を定義する例を表しています。

この例では、MAX_COUNTという名前の定数をexternキーワードを用いて宣言しています。

// Constants.h
extern const int MAX_COUNT;

// Constants.m
const int MAX_COUNT = 100;

このようにすることで、他のファイルからMAX_COUNT定数を参照することが可能となります。

// AnotherFile.m
#import "Constants.h"

int main() {
    printf("%d\n", MAX_COUNT); // 100
}

この例では、AnotherFile.mファイル内でConstants.hをインポートし、その中で宣言されているMAX_COUNT定数を使用しています。

○サンプルコード8：externとObjective-Cのプロパティ

Objective-Cでは、プロパティの宣言と実装を分けるためにexternキーワードを使用することもできます。

この使い方は少しトリッキーですが、特定のシチュエーションにおいて役立つことがあります。

このコードでは、externキーワードを使ってObjective-Cのプロパティを宣言している例を示しています。

この例では、MyClassというクラスの中に、stringValueという文字列型のプロパティをexternキーワードを用いて宣言しています。

// MyClass.h
@interface MyClass : NSObject
@property (nonatomic, strong, readonly) extern NSString *stringValue;
@end

// MyClass.m
#import "MyClass.h"

@implementation MyClass
@synthesize stringValue = _stringValue;
@end

// AnotherFile.m
#import "MyClass.h"

int main() {
    MyClass *obj = [[MyClass alloc] init];
    NSLog(@"%@", obj.stringValue); // ここではnilが出力される
}

この例では、MyClass.mファイルでプロパティの@synthesizeを使用して、バックアップ変数_stringValueとプロパティstringValueを関連付けています。

しかし、stringValueプロパティの具体的な値はこのサンプルでは設定していないため、AnotherFile.mでの出力はnilとなります。

○サンプルコード9：externとマルチスレッド

Objective-Cではマルチスレッドを扱う場合、外部変数を共有するのが一般的です。

externキーワードを使って、複数のスレッドからアクセスする変数を定義することができます。

このコードでは、externキーワードを使ってマルチスレッド環境での変数の共有方法を表しています。

この例では、共有変数としてcounterを定義し、複数のスレッドからこの変数にアクセスしています。

// GlobalVariable.h
extern int counter;

// GlobalVariable.m
int counter = 0;

// Main.m
#import "GlobalVariable.h"

void incrementCounter() {
    for (int i = 0; i < 1000; i++) {
        counter++;
    }
}

int main() {
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        incrementCounter();
    });
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        incrementCounter();
    });

    dispatch_barrier_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        NSLog(@"カウンターの最終値: %d", counter);
    });

    return 0;
}

このコードを実行すると、2つのスレッドがそれぞれ1000回counterをインクリメントするため、理論的にはcounterの最終的な値は2000になります。

しかし、マルチスレッド環境での変数へのアクセスは競合状態を引き起こす可能性があるため、正確な値を保証することはできません。

このような競合状態を避けるためには、mutexやsemaphoreなどの同期メカニズムを使用する必要があります。

○サンプルコード10：externを活用したアプリケーション設定

アプリケーションの設定や定数を、複数のソースファイルで共有する際にもexternキーワードは役立ちます。

このコードでは、アプリケーションの設定値としてAPIのエンドポイントをexternキーワードを使って共有しています。

この例では、API_ENDPOINTという文字列をアプリケーション全体で共有しています。

// AppConfig.h
extern NSString * const API_ENDPOINT;

// AppConfig.m
NSString * const API_ENDPOINT = @"https://api.example.com/v1/";

// ViewController.m
#import "AppConfig.h"

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSLog(@"APIエンドポイント: %@", API_ENDPOINT);
}

このようにexternキーワードを使用することで、アプリケーション全体で共有する設定値や定数を一箇所で管理し、それを他のファイルから参照することができます。

これにより、設定値の変更が必要な場合も、一箇所のみの変更で済むため、メンテナンスが容易になります。

このコードを実行すると、指定したAPIのエンドポイントがログとして出力されます。

externキーワードを使ったこの方法は、アプリケーションの設定管理を効率的に行うための良い手段となります。

●externキーワードの注意点と対処法

Objective-Cでプログラミングを行う際、externキーワードは非常に有用なツールとして機能しますが、それに伴い注意すべき点も多々存在します。

ここでは、そのような注意点とそれに対する対処法を詳しく説明していきます。

○変数の二重定義に関する注意点

Objective-Cでは、同じ変数名を異なるファイルでexternキーワードを使用して宣言すると、コンパイルエラーが発生することがあります。

このような場合、変数の二重定義エラーとして警告が表示されることがあります。

このコードは、変数を二重に定義した場合の簡単な例を表しています。

// FileA.m
extern int sharedVariable;

// FileB.m
extern int sharedVariable;

上記のコードでは、FileA.mとFileB.mの両方でsharedVariableという名前の変数をexternキーワードを使用して宣言しています。

これにより、コンパイルエラーが発生します。

解決策としては、次のようにヘッダファイルにexternキーワードを使用して変数を宣言し、実装ファイルでその変数を定義すると良いです。

// SharedVariable.h
extern int sharedVariable;

// FileA.m or FileB.m
#include "SharedVariable.h"
int sharedVariable = 0;

○externの正しい配置と利用方法

externキーワードは、他のファイルで定義された変数や関数を参照するためのものですが、正しく配置しないとエラーや不具合の原因となります。

以下のサンプルコードでは、externキーワードの正しい配置と利用方法を表しています。

// SharedFunction.h
extern void sharedFunction();

// SharedFunction.m
#include "SharedFunction.h"

void sharedFunction() {
    // 関数の実装内容
}

このコードでは、SharedFunction.hで関数sharedFunctionをexternキーワードを使って宣言し、SharedFunction.mでその関数を実装しています。

このようにすることで、他のファイルからもこの関数を利用することができます。

○リンクエラーとの戦い方

externキーワードを使用した際、リンクエラーが発生することがあります。

これは、宣言された変数や関数が実際にどこかのファイルで定義されていない場合に発生するエラーです。

例えば、次のコードでは、externキーワードを使って変数sharedVariableを宣言していますが、この変数はどのファイルにも定義されていません。

// FileA.m
extern int sharedVariable;

この場合、リンクエラーが発生します。

対処法としては、宣言した変数や関数を適切なファイルで定義することです。

// SharedVariable.h
extern int sharedVariable;

// SharedVariable.m
#include "SharedVariable.h"
int sharedVariable = 0;

このように、宣言された変数や関数がしっかりとどこかのファイルで定義されていることを確認し、リンクエラーを回避しましょう。

●externキーワードのカスタマイズ方法

Objective-Cでの開発において、externキーワードは、他のソースファイルに定義された変数や関数を利用するための非常に便利なツールとなっています。

ただし、その使用法は初心者には少々複雑に感じられるかもしれません。

そこで、ここではexternキーワードのカスタマイズ方法について、具体的なサンプルコードと共に詳しく解説していきます。

○サンプルコードをカスタマイズするための基本的な手法

Objective-Cにおけるexternキーワードの利用には、変数や関数、定数などの要素を他のファイルから参照する場面での使用が一般的です。

しかし、これをカスタマイズするための手法も幾つか存在します。

このコードではexternキーワードを使用して、別のファイルに定義された変数をカスタマイズして利用するコードを表しています。

この例では外部ファイルの変数に対して操作を行い、それを利用して新しい機能を追加しています。

// FileA.m
int sharedVariable = 10;

// FileB.m
extern int sharedVariable;

void modifySharedVariable() {
    // sharedVariableの値をカスタマイズ
    sharedVariable *= 2;
}

このコードを実行すると、FileB.m内でmodifySharedVariable関数を呼び出すと、sharedVariableの値は20になります。

このようにexternキーワードを使用することで、他のファイルに定義されている変数をカスタマイズすることができます。

○独自のライブラリやフレームワークでのexternの活用

Objective-Cの開発において、独自のライブラリやフレームワークを作成する際に、externキーワードは大変有用です。

特に、複数のファイルに跨る変数や関数を一元的に管理・公開したいときには、externの力を借りることで効率的に開発を進めることができます。

このコードではexternキーワードを用いて、ライブラリ内の関数を公開する方法を表しています。

この例ではライブラリの一部として関数を定義し、それを外部から利用可能にしています。

// MyLibrary.m
void internalFunction() {
    // ライブラリ内部の処理
}

extern void publicFunction() {
    // 外部から呼び出せる関数
    internalFunction();
}

// UserFile.m
extern void publicFunction();

void useLibrary() {
    publicFunction();
}

上記のコードを実行すると、UserFile.mからpublicFunctionを呼び出すことができ、ライブラリ内のinternalFunctionが実行されることになります。

このようにexternキーワードを活用することで、独自のライブラリやフレームワークの中でどの関数や変数を外部に公開するかを明確に制御することができます。

まとめ

Objective-Cにおけるexternキーワードは、他のファイルやモジュールに存在する変数や関数を参照する際の重要なツールとなります。

その基本的な使い方から、カスタマイズ方法、そして独自のライブラリやフレームワークの開発時における活用方法まで、多岐にわたる使用シーンがあります。

このガイドを通して、externキーワードの正確な理解と適切な活用法を身につけ、Objective-Cの開発における効率と品質を向上させる手助けとなることを願っています。