7.值与集合类型Values-and-Collections

Values-and-Collections-值与集合类型

简述

Objective-C是一门面向对象的编程语言（C的一种超集），我们可以在Objective-C代码中使用标准C的纯量（非对象）类型，例如int，float和char。以及在Cocoa和Cocoa Touch应用程序中的其他纯量类型，例如：NSInteger，NSUInteger和CGFloat等，这些纯量类型在不同的目标体系结构（系统结构）中有不同的定义。

纯量类型用于您不需要使用对象来表示值（或相关的开销）的情况。虽然字符串通常表示为NSString类的实例，但数字值通常存储在纯量的局部变量或属性中。

我们可以在Objective-C中声明一个C风格的数组，但你会发现Cocoa和Cocoa Touch应用程序中的集合通常使用NSArray或NSDictionary类的实例来表示。这些类只能用于收集Objective-C对象，这意味着您需要创建类NSValue，NSNumber或NSString的实例，以便在您可以将它们添加到集合之前表示其值。

指南前面的章节经常使用NSString类及其初始化和类工厂方法，以及Objective-C@“string”文字，它提供了一个简洁的语法来创建一个NSString实例。本章将介绍如何使用方法调用或通过Objective-C值文字语法创建NSValue和NSNumber对象。

在Objective-C中可使用基本C类型

在Objective-C中可用标准C纯量类型：

int someInteger = 42;
float someFloatingPointNumber = 3.1415;
double someDoublePrecisionFloatingPointNumber = 6.02214199e23;

以及标准C运算符：

int someInteger = 42;
someInteger++;            // someInteger == 43
int anotherInteger = 64;
anotherInteger--;         // anotherInteger == 63
anotherInteger *= 2;      // anotherInteger == 126

如果你要使用一个纯量类型的Objective-C属性，如下所示：

@interface XYZCalculator : NSObject
@property double currentValue;
@end

在通过点语法访问值时，也可以在其属性上使用标准C运算符，如下所示：

@implementation XYZCalculator
- (void)increment {
    self.currentValue++;
}
- (void)decrement {
    self.currentValue--;
}
- (void)multiplyBy:(double)factor {
    self.currentValue *= factor;
}
@end

点·语法是一个关于访问器方法调用的句法包装，因此本示例中的每个操作都等同于先使用get accessor方法获取值，然后执行操作，最后使用set accessor方法将所得的值设置为结果。

Objective-C定义的附加基本类型

在Objective-C中定义BOOL纯量类型，用于保存布尔值，即YES或NO。YES在逻辑上等于true和1，而NO等于false和0。

Cocoa和Cocoa Touch对象的许多参数也使用特殊的纯量数值类型，例如NSInteger或CGFloat。

例如: NSTableViewDataSource和UITableViewDataSource协议（在上一章中描述）都具有请求显示行数的方法：

@protocol NSTableViewDataSource 
- (NSInteger)numberOfRowsInTableView:(NSTableView *)tableView;
...
@end

这些类型，例如NSInteger和NSUInteger，在不同系统结构中有不同的定义。 当为32位环境（例如iOS）时，它们分别是32位有符号整数、无符号整数; 当构建用于64位环境（例如现代Mac OS）时，它们分别是64位有符号整数、无符号整数。

译者注：现阶段iOS环境也为64位。

如果您可能跨过API边界（包括内部和导出的API）传递值（比如应用程序代码和框架之间的方法或函数调用中的参数或返回值）请尽量使用这些平台特定的类型。

对于局部变量（例如循环中的计数器），如果您知道该值在标准限制范围内，则可以使用基本C类型。

通过C结构保存原始值

一些Cocoa和Cocoa Touch API使用C结构来保存它们的值。 例如：可以向字符串对象请求子字符串的范围，如下所示：

NSString *mainString = @"This is a long string";
NSRange substringRange = [mainString rangeOfString:@"long"];

NSRange结构保存位置和长度。 在这种情况下，substringRange将保留一个范围{10,4} 表示@“long”是mainString中基于0的索引在10处的字符，@“long”长度为4个字符 。

同样，如果你需要编写自定义绘图代码，你需要与Quartz进行交互，这需要基于CGFloat数据类型的结构，例如OS X上的NSPoint和NSSize，iOS上的CGPoint和CGSize。 同样，对于不同系统架构，CGFloat有不同的定义。

有关Quartz 2D绘图引擎的更多信息，请参阅Quartz 2D编程指南。

对象可以表示原始值

如果需要将纯量值表示为对象（例如：在使用下一节中描述的集合类）时，可以使用Cocoa和Cocoa Touch提供的基本值类型之一。

用NSString类的实例表示字符串

正如你在前面的章节中看到的，NSString可以用于表示一串字符，如"Hello World"。 有多种方法来创建NSString对象，包括标准分配和初始化、类工厂方法、赋值语法：

NSString *firstString = [[NSString alloc] initWithCString:"Hello World!" encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSString *secondString = [NSString stringWithCString:"Hello World!" encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSString *thirdString = @"Hello World!";

这些示例中的每一个都有效地完成相同的事情 -> 创建表示所提供的一串字符的字符串对象。

基本的NSString类是不可变的，这意味着其内容在创建时设定，以后不能更改。 如果需要表示不同的字符串，则必须创建一个新的字符串对象，如下所示：

NSString *name = @"John";
name = [name stringByAppendingString:@"ny"];    // returns a new string object

NSMutableString类是NSString的可变子类，允许您在运行时使用像appendString：或appendFormat：等方法更改其字符内容，如下所示：

NSMutableString *name = [NSMutableString stringWithString:@"John"];
[name appendString:@"ny"];   // same object, but now represents "Johnny"

格式字符串用于从其他对象或值创建字符串

使用一个格式字符串构建一个包含变量值的字符串。 这允许您使用格式说明符指示如何插入值：

int magicNumber = ...
NSString *magicString = [NSString stringWithFormat:@"The magic number is %i", magicNumber];

可用的格式说明符在字符串格式说明符中已有描述。 有关字符串的更多信息，请参阅字符串编程指南。

用NSNumber类的实例表示数字

NSNumber类用于表示任何基本C纯量类型，包括char，double，float，int，long，short和每个纯量类型的无符号变体，以及Objective-C布尔类型BOOL。

与NSString一样，您有各种选项来创建NSNumber实例，包括分配和初始化或类工厂方法：

NSNumber *magicNumber = [[NSNumber alloc] initWithInt:42];
NSNumber *unsignedNumber = [[NSNumber alloc] initWithUnsignedInt:42u];
NSNumber *longNumber = [[NSNumber alloc] initWithLong:42l];
NSNumber *boolNumber = [[NSNumber alloc] initWithBOOL:YES];
NSNumber *simpleFloat = [NSNumber numberWithFloat:3.14f];
NSNumber *betterDouble = [NSNumber numberWithDouble:3.1415926535];
NSNumber *someChar = [NSNumber numberWithChar:'T'];

它也可以使用Objective-C赋值语法创建NSNumber实例：

NSNumber *magicNumber = @42;
NSNumber *unsignedNumber = @42u;
NSNumber *longNumber = @42l;
NSNumber *boolNumber = @YES;
NSNumber *simpleFloat = @3.14f;
NSNumber *betterDouble = @3.1415926535;
NSNumber *someChar = @'T';

这些例子等同于使用NSNumber类的工厂方法。
一旦创建了NSNumber实例，就可以使用一个访问器方法请求纯量值：

int scalarMagic = [magicNumber intValue];
unsigned int scalarUnsigned = [unsignedNumber unsignedIntValue];
long scalarLong = [longNumber longValue];
BOOL scalarBool = [boolNumber boolValue];
float scalarSimpleFloat = [simpleFloat floatValue];
double scalarBetterDouble = [betterDouble doubleValue];
char scalarChar = [someChar charValue];

NSNumber类还提供了使用其他Objective-C基本类型的方法。 例如：如果需要创建纯量NSInteger和NSUInteger类型的对象表示，正确的方法如下：

SInteger anInteger = 64;
NSUInteger anUnsignedInteger = 100;
NSNumber *firstInteger = [[NSNumber alloc]initWithInteger:anInteger];
NSNumber *secondInteger = [NSNumbernumberWithUnsignedInteger:anUnsignedInteger];
NSInteger integerCheck = [firstInteger integerValue];
NSUInteger unsignedCheck = [secondInteger unsignedIntegerValue];

所有NSNumber实例都是不可变的，并且没有可变子类; 如果你需要一个不同的数值，只能创建并使用另一个NSNumber实例。

注意：NSNumber实际上是一个类集群。 这意味着当您在运行时创建实例时，您将获得一个合适的具体子类来保存所提供的值。 只是将创建的对象作为NSNumber的实例。

使用NSValue类的实例表示其他值

NSNumber类本身是基本NSValue类的子类，它提供了围绕单个值或数据项的对象包装器。 除了基本的C纯量类型，NSValue也可以用于表示指针和结构体。

NSValue类提供了各种工厂方法来创建具有给定标准结构的值，这使得我们可以轻松地创建一个实例。例如：NSRange，就像本章前面的示例一样：

NSString *mainString = @"This is a long string";
NSRange substringRange = [mainString rangeOfString:@"long"];
NSValue *rangeValue = [NSValue valueWithRange:substringRange];

也可以创建NSValue对象来表示自定义结构。 如果您特别需要使用C结构体（而不是Objective-C对象）来存储信息，如下所示：

typedef struct {
    int i;
    float f;
} MyIntegerFloatStruct;

您可以通过提供结构体的指针以及编码的Objective-C类型来创建NSValue实例。（ @encode（）编译器指令用于创建正确的Objective-C类型）如下所示：

struct MyIntegerFloatStruct aStruct;
aStruct.i = 42;
aStruct.f = 3.14;

NSValue *structValue = [NSValue value:&aStructwithObjCType:@encode(MyIntegerFloatStruct)];

标准C引用运算符（＆）用于为value参数提供aStruct的地址。

大多数集合都是对象

虽然我们可以使用C数组来保存纯量值的集合，甚至是对象指针，但Objective-C代码中的大多数集合都是Cocoa和Cocoa Touch集合类的实例，如NSArray，NSSet和NSDictionary。

这些类用于管理对象组，因此您添加到集合的任何项目必须是Objective-C类的实例。如果需要添加纯量值，则必须首先创建一个合适的NSNumber或NSValue实例来表示它。

集合类使用强引用来跟踪其内容，而不是以某种方式维护每个集合对象的单独的副本。这意味着，您添加到集合的所有对象均将保持活动状态，至少与集合保持活动状态的时间相当。例如：通过所有权和责任管理对象图中的描述。

除了跟踪其内容之外，每个Cocoa和Cocoa Touch集合类都可以轻松执行某些任务，例如：枚举、访问特定项目或查明特定对象是否是集合的一部分。

基本的NSArray，NSSet和NSDictionary类是不可变的，这意味着它们的内容在创建时设置。但同时每个类还拥有一个可变子类，允许您随意添加或删除对象。

有关Cocoa和Cocoa Touch中可用的不同集合类的更多信息，请参阅集合编程（Collections Programming Topics）。

数组是有序集合类

NSArray用于表示对象的有序集合类。 其唯一的要求是每个元素都是一个Objective-C对象，即不需要每个对象都是同一个类的实例。

为了保持数组中的顺序，每个元素存储在一个从0开始的索引中。如下图所示：

数组

创建数组

与本章前面描述的纯量值类一样，您可以通过分配和初始化、类工厂方法或赋值语法创建数组。

取决于对象的数量，有多种不同的初始化和工厂方法可用：

+ (id)arrayWithObject:(id)anObject;
+ (id)arrayWithObjects:(id)firstObject, ...;
- (id)initWithObjects:(id)firstObject, ...;

arrayWithObjects：和initWithObjects：方法都需要一个nil终止作为可变数量的参数，这意味着你必须包括nil作为最后一个值，用法如下所示：

NSArray *someArray =[NSArray arrayWithObjects:someObject, someString, someNumber, someValue, nil];

该示例创建一个类似于前面所示的数组（上图）。 第一个对象someObject的数组索引为0; 最后一个对象someValue的索引为3。

若提供的值之一为nil，可能会无意中截断对象列表，如下所示：

id firstObject = @"someString";
id secondObject = nil;
id thirdObject = @"anotherString";
NSArray *someArray = [NSArray arrayWithObjects:firstObject, secondObject, thirdObject, nil];

在这种情况下，someArray将只包含firstObject，因为nil secondObject将被解释为项目列表的结尾。

赋值语法创建数组

也可以使用Objective-C逐个对象创建一个数组，如下所示：

NSArray *someArray = @[firstObject, secondObject, thirdObject];

当使用此语法时，不应使用nil终止对象列表，实际上nil是无效值。 如果您尝试执行以下代码，将在运行时发生异常，例如：

id firstObject = @"someString";
id secondObject = nil;
NSArray *someArray = @[firstObject, secondObject];// exception: "attempt to insert nil object"

如果确实需要在某个集合类中表示一个nil值，那么应该使用NSNull单例类，详见用NSNull表示nil中所述。

查询数组对象

在创建数组后，您可以查询其对象的数量或是否包含给定对象等信息，如下所示：

NSUInteger numberOfItems = [someArray count];
if ([someArray containsObject:someString]) {
        ...
}

您还可以查询给数组定索引处的元素。若查询无效的索引，会在运行时遇到超出范围异常，因此您应该首先检查数组中对象数量，如下所示：

if ([someArray count] > 0) {
        NSLog(@"First item is: %@", [someArray objectAtIndex:0]);
}

此示例检查对象数量是否大于零。 如果是，则它记录第一项的描述（索引0）。

下标
还有一个下标语法可以替代objectAtIndex：，与访问标准C数组中的值方法相似。 前面的例子可以这样重写：

if ([someArray count] > 0) {
        NSLog(@"First item is: %@", someArray[0]);
}

排序数组对象

NSArray类还提供了多种方法来对其收集的对象进行排序。 因为NSArray是不可变的，这些方法会返回一个包含排序顺序的项目的新数组。

例如，可以通过调用compare：对每个字符串排序的结果对字符串数组进行排序，如下所示：

NSArray *unsortedStrings = @[@"gammaString", @"alphaString", @"betaString"];
NSArray *sortedStrings = [unsortedStrings sortedArrayUsingSelector:@selector(compare:)];

可变性

虽然NSArray类本身是不可变的，但这对其收集的对象没有影响。 如果你向一个不可变数组添加一个可变字符串，例如：

NSMutableString *mutableString = [NSMutableString stringWithString:@"Hello"];
NSArray *immutableArray = @[mutableString];

没有什么可以阻止你改变这个字符串：

if ([immutableArray count] > 0) {
    id string = immutableArray[0];
    if ([string isKindOfClass:[NSMutableString class]]) {
            [string appendString:@" World!"];
        }
}

如果需要在初始创建后能够从数组中添加或删除对象，则需要使用NSMutableArray，它添加了多种方法来实现添加，删除或替换一个或多个对象：

NSMutableArray *mutableArray = [NSMutableArray array];
[mutableArray addObject:@"gamma"];
[mutableArray addObject:@"alpha"];
[mutableArray addObject:@"beta"];
[mutableArray replaceObjectAtIndex:0 withObject:@"epsilon"];

此示例创建一个以对象@“epsilon”、@“alpha”、@“beta”结尾的数组。可以不创建辅助数组对可变数组进行排序：

[mutableArray sortUsingSelector:@selector(caseInsensitiveCompare:)];

在这种情况下，包含的对象将被排序为不区分大小写的升序，顺序为@“alpha”、@“beta”、@“epsilon”。

集合是无序集合类

NSSet类似于数组，但维护着一组无序的不同对象，如图所示：

屏幕快照 2016-11-20 02.38.46-w354

因为集合无需保持顺序，所以在测试成员资格时，集合相对数组供了较大的性能改进。

基本的NSSet类是不可变的，所以它的内容必须在创建时使用分配和初始化或类工厂方法指定，如下所示：

NSSet *simpleSet =[NSSet setWithObjects:@"Hello, World!", @42, aValue, anObject, nil];

与NSArray一样，initWithObjects：和setWithObjects：方法都采用nil终止可变数量的参数。 可变的NSSet子类是NSMutableSet。

即使您尝试多次添加同一对象，集合仅存储对单个对象的一个引用：

NSNumber *number = @42;
NSSet *numberSet =[NSSet setWithObjects:number, number, number, number, nil];
    // numberSet only contains one object

有关集合的更多信息，请参阅集合：无序的对象集合。

字典收集键值对

NSDictionary不是简单地维护有序或无序的对象集合，而是将对象存储在给定的键上，然后可以将键用于检索。

最好的做法是使用字符串对象作为字典键，如图所示：

字典

注意：可以使用其他对象作为键，但重要的是要注意每个键均需要被复制供字典使用，因此必须支持NSCopying协议。但是，如果您希望能够使用键值编码，则您必须对字典对象使用字符串键。

创建字典

可以使用分配和初始化或类工厂方法来创建字典，如下所示：

 NSDictionary *dictionary = [NSDictionary dictionaryWithObjectsAndKeys:
                   someObject, @"anObject",
             @"Hello, World!", @"helloString",
                          @42, @"magicNumber",
                    someValue, @"aValue",
                             nil];

注意：对于dictionaryWithObjectsAndKeys：和initWithObjectsAndKeys：方法，每个对象应在它的键之前被指定，并且对象和键的列表必须是以nil为终止的。

赋值语法创建字典

Objective-C还提供了字典创建的赋值语法，如下所示：

NSDictionary *dictionary = @{
                  @"anObject" : someObject,
               @"helloString" : @"Hello, World!",
               @"magicNumber" : @42,
                    @"aValue" : someValue
};

注意：对于字典字的赋值法创建，键是在其对象之前指定的，并且不以nil为终止。
译者注：与数组的赋值法创建过程类似。

查询字典

一旦你创建了一个字典，你可以要求它存储对象给定的键，像这样：

NSNumber *storedNumber = [dictionary objectForKey:@"magicNumber"];

如果没有找到对象，objectForKey：方法将返回nil。

下标

还有一个下标语法替代objectForKey：，如下所示：

NSNumber *storedNumber = dictionary[@"magicNumber"];

可变性

如果在创建后需要从字典中添加或删除对象，则需要使用NSMutableDictionary子类，如下所示：

[dictionary setObject:@"another string" forKey:@"secondString"];
[dictionary removeObjectForKey:@"anObject"];

用NSNull表示nil

因为Objective-C中的nil意味着“无对象”，所以不能向本节中描述的集合类添加nil。如果需要在集合中表示“无对象”，可以使用NSNull类：

NSArray *array = @[ @"string", @42, [NSNull null] ];

NSNull是一个单例类，这意味着null方法将总是返回相同的实例。 这意味着您可以检查数组中的对象是否等于设定的NSNull实例：

for (id object in array) {
    if (object == [NSNull null]) {
        NSLog(@"Found a null object");
    }
}

使用集合来保存对象图

NSArray和NSDictionary类可以很容易地将其内容直接写入磁盘，如下所示：

NSURL *fileURL = ...
NSArray *array = @[@"first", @"second", @"third"];
 
BOOL success = [array writeToURL:fileURL atomically:YES];
if (!success) {
    // an error occured...
}

如果每个包含的对象是属性列表类型之一（NSArray，NSDictionary，NSString，NSData，NSDate和NSNumber），可以从磁盘重建整个层次结构，像这样：

NSURL *fileURL = ...
NSArray *array = [NSArray arrayWithContentsOfURL:fileURL];
if (!array) {
     // an error occurred...
}

有关属性列表的更多信息，请参阅属性列表编程指南。

如果您需要持久保存其他类型的对象，而不仅仅是上面显示的标准属性列表类，您可以使用archiver对象（如NSKeyedArchiver）来创建收集对象的归档。

创建归档的唯一要求是每个对象必须支持NSCoding协议。这意味着每个对象必须知道如何将自己编码到归档（通过实现encodeWithCoder：方法），并在从现有归档（initWithCoder：方法）读取时解码自身。

NSArray，NSSet和NSDictionary类及其可变子类都支持NSCoding，这意味着您可以使用归档器保留对象的复杂层次结构。例如，如果使用Interface Builder来布置窗口和视图，当你在可视化界面上创造了nib文件，nib文件就是这些对象层次关系的存档。在运行的时候，nib文件会被解压缩成为一套使用相关类的对象层次关系。

有关归档的详细信息，请参见归档和序列化编程指南。

使用最有效的集合枚举技术

Objective-C和Cocoa或Cocoa Touch提供了各种方法来枚举集合的内容。 虽然可以使用传统的C中的for循环来遍历内容，如下所示：

int count = [array count];
for (int index = 0; index < count; index++) {
    id eachObject = [array objectAtIndex:index];
        ...
}

但最好的做法是使用本节中描述的技术之一。

快速枚举枚举集合

很多集合类符合NSFastEnumeration协议，包括NSArray，NSSet和NSDictionary。 这意味着您可以使用快速枚举 - 一个Objective-C语言级的功能。

列举数组或集合内容的快速枚举语法如下所示：

for (  in ) {
        ...
    }

例如：可以使用快速枚举来记录数组中每个对象的描述，如下所示：

for (id eachObject in array) {
        NSLog(@"Object: %@", eachObject);
    }

eachObject变量在每次通过循环时自动设置为当前对象，因此每个对象都会显示一条日志语句。

如果要对字典使用快速枚举，则可以遍历字典键，如下所示：

for (NSString *eachKey in dictionary) {
        id object = dictionary[eachKey];
        NSLog(@"Object: %@ for key: %@", object, eachKey);
    }

快速枚举的行为非常类似于标准的C中的for循环，因此可以使用break关键字来中断迭代，或者continue前进到下一个元素。

如果要枚举有序集合，枚举应按顺序进行。 对于NSArray，这意味着第一次传递将用于索引0处的对象，第二次传递将用于索引1处的对象，以此类推。如果您需要跟踪当前索引，只需对迭代次数进行统计：

int index = 0;
for (id eachObject in array) {
    NSLog(@"Object at index %i is: %@", index, eachObject);
    index++;
}

大多数集合支持枚举器对象

我们可以通过使用NSEnumerator对象枚举许多的Cocoa和Cocoa Touch集合。

你可以查询一个NSArray，例如，一个objectEnumerator或一个reverseObjectEnumerator。 它可以对这些对象进行快速枚举，如下所示：

for (id eachObject in [array reverseObjectEnumerator]) {
    ...
}

在这个例子中，循环将以相反的顺序对所收集的对象进行迭代，所以最后一个对象将会第一个输出，依此类推。

也可以通过重复调用枚举器的nextObject方法来迭代内容，如下所示：

id eachObject;
while ( (eachObject = [enumerator nextObject]) ) {
    NSLog(@"Current object is: %@", eachObject);
}

在本示例中，while循环用于将eachObject变量设置为每次通过循环的下一个对象。 当没有更多的对象时，nextObject方法将返回nil，它的值为false，循环终止。

注意：相等运算符==与C赋值运算符=混淆是一个常见的程序员错误，如果你在条件分支或循环中为变量赋值，编译器会警告你，如下所示：

if (someVariable = YES) {
...
}

>如果你确定要重新分配一个变量（整个赋值的逻辑值是`=`左边的最终值），你可以通过把赋值放在括号中来表示，如下所示：

>```
if ( (someVariable = YES) ) {
    ...
}

与快速枚举一样，枚举时不能改变集合中的对象。使用快速枚举比手动使用枚举器对象更快。

基于块的集合枚举

我们也可以通过块枚举NSArray，NSSet和NSDictionary等。 块将在下一章中详细介绍。