iOS cocoa 的集合

匿名 · 2013年03月31日 · 最后由 zangcw 回复于 2013年06月01日 · 3585 次阅读

cocoa 的集合

原文地址https://github.com/scutdavy/nil/blob/master/cocoa_collections.md TL;DR; 集合用来表示一对多的关系。

回忆一下大学时候的核心基础课程：数据结构。老早就有人说数据结构是计算机科学本科最重要的课程，没有之一。也有国外的编程大牛认为，设计良好的数据结构，算法就是自然而然的东西了。

那么我们学过的数据结构包括什么呢？数组，链表，队列，堆栈，哈希表，二叉树，有集合么？

数组：常数时间访问，size 固定
链表：线性访问时间，方便伸缩；还有种变形就是双向链表
队列：先进先出
堆栈：后进先出
哈希表：当时的概念是可以使用字符串当作所以的数组～
二叉树：blablabla
集合：不保证顺序，但保证唯一性

然后的编程工作就是苦逼的用 C\C++ 实现这些概念～

加一句吐槽：当前国内的 C++ 教育方向完全错了，入门教育应该站在更高的抽象层级之上，嗯，传说中的（站在巨人的 JB 上）；嗯嗯，如果让我来选择，我选择 C 语言加 smalltalk。

##Foundation 提供的类型然后看看 cocoa 为我们提供了神马可以利用的东西。

NSArray & NSMutableArray
NSDictionary & NSMutableDictionary
NSSet & NSMutableSet
NSOrderedSet & NSMutableOrderedSet(5.0)
NSIndexSet & NSMutableIndexSet
NSIndexPath
~~NSString~~

嗯，应该就是这么多：）

首先，cocoa 提供的很多数据类型是有 imutable 和 mutable 版本的区分的，像 NSString, NSNumber 根本就木有 mutable 的版本。最开始学习使用 cocoa 的时候，觉得这种东西分明是给自己找别扭。后来代码敲的多了，学习更加深入的时候才觉得，这可是 cocoa 设计的一大亮点。嗯嗯，水果公司到底还是聚集了众多的天才。使用 imutable 版本的对象

可以更好的表达设计意图，比如常值集合
让编译器发现更多的错误
更好的适应多线程

实际上完全使用 immutable 对象进行编程也是可以实现的，例如

NSArray *array = @[@1, @2];
array = [array arrayByAddingObject:@3];

这种就属于 cocoa 的函数式编程风格，数组对象是不变的，如果需要改变数组，就创建一个新的数组对象。类似于：

NSNumber *sum = @1;
sum = @( [sum integerValue] + 1);

然后在看这些个集合类，NSString 就先不说了，cocoa 编程还没见过把 NSString 当作集合操作的情景；indexSet 和 indexPath 是和 NSArray 合起来使用的。orderedSet 应该还是有点用的，不过需要在 iOS5.0 以后使用，嗯嗯，还是淡定吧。

嗯嗯，这样说下来，主要就三个集合类型 NSArray, NSDictionary, NSSet;其实说起来，array 和 set 的功能都可以由 dictionary 来实现的，嗯 lua 其实就是这么干的。

当然了，正常人都不会这么干。抛出去性能方面的考量（大多数时候都不是事），使用特定的类型能更明确的表达设计意图。嗯，就是说：

表达有序序列用 NSArray
表达映射关系用 NSDictionary
表达无序的集合类型用 NSSet

嗯，平时用的最多的也就是前两者，嗯，大学的数据结构知识基本没用上。。。

##集合上的操作

访问集合中的元素
检查包含关系，嗯这是所有集合类型的操作，不单单是针对 set 类型
枚举

对于 mutable 版本的类型，加两条

添加元素
删除元素

这几种操作里面，我对 cocoa api 设计不满意的就是枚举接口的设计。苹果的工程师似乎对 smalltalk 的集合 api 设计并不感冒。即使很多年以前，c 语言还没有 block 这么个东西，但是 ios4.0 之后的接口有了一点意思，但是还觉得差上那么一点点。

##集合的枚举操作

为了继续下面的笔记，虚构一个需求先：假设有一个数组

NSArray *array = @[@1, @2, @3, @4, @5];

要求依次打印每一个数值~

//C程序员做法：
    for (NSInteger i = 0; i < [array count]; i++) {
        NSLog(@"%@", array[i]);
    }

//2B程序员做法：
    NSEnumerator *enumerator = [array objectEnumerator];
    NSNumber *obj = nil;
    while (obj == [enumerator nextObject]) {
        NSLog(@"%@", obj);
    }

//普通程序员：
    for (NSNumber *obj in array) {
        NSLog(@"%@", obj);
    }

//文艺程序员：
    [array enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
        NSLog(@"%@", obj);
    }];

C 程序员的做法是 C 编程里面基本的“模式”，笔者在做 C 程序员的时候写这东西基本上已经内化为本能了，不过做 iOS 开发之后就很少这么玩了。其实在这个“模式”里面还是有很多讲究的，比如在 for 语句内声明变量 i, 从 0 开始计数，半开半闭合区间等等。但是在这里面有一个本质的不同，cocoa 的数组不再是 C 数组，这种形式显然没有 C 语言中的那么高效，水果公司的文档也不建议采用这种方式。另外这种方式似乎没法遍历 NSDictionary 和 NSSet.

第二种做法显然更面向对象，标准的外部迭代器用法；之所以说是 2B 写法，是因为实现同样的功能，多了一倍的代码，多了两个局部变量。。。类似于拒绝采用 ARC 的 cocoa 程序员，多写了好多的 autorelease, 还有种莫名的优越感。。。

第三种是 apple 推荐的用法，据说是最快的枚举方法。这种东西本质上应该是第二种做法的语法糖。有人对块糖表示过异议，认为这只是实现了一种很有局限性的操作，却增加了语言复杂度。理论上说水果公司应该提供更好的对 block 的支持，然后用库来实现更好的遍历方式。

第四种就是上面所说的做法了，看起来功能上跟第三种快速枚举没差别。不过如果需求要求打印序数，文艺程序员就有优越感了，明显不需要多声明一个变量~

下面需求变了，恩，需求又变了。。。

要求对数组求和，下面只给出快速枚举和基于 block 的枚举方式


//快速枚举
    NSInteger sum = 0;
    for (NSNumber *obj in array) {
        sum += [obj integerValue];
    }

//文艺枚举
    __block NSInteger sum = 0;
    [array enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
        sum += [obj integerValue];
    }];

这下普通程序员乐了，很简单的一个累加求和，文艺用法偏偏还得加个__block,要多丑有多丑，文艺变 2B 了。。。

毛主席教导我们说：当文艺显着有些 2B，就说明文艺的还不够，应该沿着文艺的道路继续走下去~

首先实现一个基于NSArray的扩展：

typedef id(^AccumulationBlock)(id sum, id obj);

@interface NSArray (BlockKit)
- (id)reduce:(id)initial withBlock:(AccumulationBlock)block;
@end

@implementation NSArray (BlockKit)
- (id)reduce:(id)initial withBlock:(AccumulationBlock)block {

    __block id result = initial;

    [self enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop) {
        result = block(result, obj);
    }];

    return result;
}

@end

实现的细节并不是很重要，恩，丑陋的细节被封装起来了。。。

于是文艺版本的求和变成了这个样子：

NSInteger sum = [[array reduce:@0 withBlock:^id(id sum, id obj) {
    return @( [sum integerValue] + [obj integerValue] );
}] integerValue];

这种做法的优势是什么？计算过程不需要局部变量参与，把那个丑陋的__block NSInteger sum 封装到数组的 reduce 方法里面去了。方法的调用者只需要关注于各个元素怎么“加和”到一起就行了。

类似的还可以这么用：

NSArray *mappedArray = [array reduce:@[] withBlock:^id(id sum, id obj) {
    return [sum arrayByAddingObject:@( [obj integerValue]  * 2)];
}];

这个 reduce 方法实现的是把原数组的每个整数加倍，然后形成一个新数组。为了更好的抽象和更好的表达设计意图，一般都是再加多一个扩展，然后可以这样写：

NSArray *douleArray = [array map:^id(id obj) {
    return @( [obj integerValue] * 2 );
}];

这样有更明确的表意，更加的简单，编写代码的时只需要指名，怎样映射就好了。就是说通用逻辑由库实现，应用程序员可以只关注业务逻辑。很遗憾，苹果那些家伙并没有实现这种方法，不过没关系，我们可以用catagory和block构造出我们想要的东西。嗯嗯

如果可以像苹果的工程师提意见，我最想要的 foundation 结合支持的方法是reduce，map， select， reject, match。。。当然了，如果他们能参考一下 Ruby 和 smalltalk 的集合实现，并且还能给 objective-c 加上 mixin 的官方支持。。。好吧，我想多了。

##函数 style

其实 cocoa 编程也可以从函数式编程中汲取一些精华的东西。

什么是函数式编程呢，我也不是很清楚。但是我记住了函数式编程的两个基本特性：

函数第一性恩，就是说函数可以当做值来用，在 objective-c 中就是 block 嘛
没有副作用

函数式编程和面向对象编程应该是正交的概念，显然我们可以利用上面两条基本特性来让代码质量变得更好，程序员的生活也变得更好。

第一条，有了高阶函数的支持，我们就可以构造出类似于 map, reduce 之类的抽象

第二条和前面说的 mutability 有某种微妙的联系，感脚上有点强加限制的意思。不过貌似计算机科学上每每做一些减法之后，总是能获得超乎寻常的能力。

说了这么多玄而又玄的东西，那和 cocoa 的集合有毛线关系呢？

我们之前说的 reduce，map 方法都是没有副作用的，他们看起来像数学中的函数类似，map 方法无论你调用多少遍，都不会对数组对象产生神马影响。他们只是默默的产生新的数据对象。

但是到目前为止，使用这些方法并没有看出来比 apple 推荐的快速枚举有更多的好处，除了节省了一个局部变量，除了看起来比较文艺~

好吧，继续虚构一个需求：

对于 twitter 的一个请求：

http://search.twitter.com/search.json?q=@SoundCloud&rpp=100

对于返回的 tweet 数组，过滤掉非 dictionary 类型，过滤掉英文内容，然后得到一个只包含所有推文的数组~

NSArray *tweets = [json valueForKey:@"results"];
NSArray *result = [[[tweets select:^BOOL(id obj) {
    return [obj isKindOfClass:[NSDictionary class]];
}] reject:^BOOL(NSDictionary *tweet) {
    return [tweet[@"iso_language_code"] isEqualToString:@"en"];
}] map:^id(NSDictionary *tweet) {
    return tweet[@"text"];
}];

恩，文艺么？我们大概可以想象一下全部用快速枚举还实现，会是怎样的一坨东西？这些串联起来的高阶方法，明显更加容易读懂，更加容易维护。（不过用 ruby 的家伙肯定说，这太啰嗦了，ruby 单行就搞定。。。恩，不过语法单位上看是一样的）

这里面就有一种类似于流水线的概念，原始数据拿过来，然后经过各种工序，得到想要的结果。嗯嗯，objc 编程的函数式 style，很文艺有没有？

##实现