多用块枚举,少用for循环

注:本文来自《Effective Objective-C 2.0编写高质量iOS 与 OS X代码的52个有效方法》,第47个方法,作者:Matt Galloway。

在编程中经常需要列举collection中得元素,在当前的Objective-C语言中又多重办法实现此功能,可以用C语言循环,也可以用Objective-C 1.0中得NSEnumerator以及Objective-C 2.0的快速便利(fast enumeration)。在引入了“block”之后,又多出来了集中的的遍历方式。下面详细说明。

for循环

    NSArray *anArray = /*...*/;
    for (int i = 0; i < anArray.count; i++)
    {
        id object = anArray[i];
        //Do something with 'object'
    }

这么写还好,不过如果要便利字典或者set,就要复杂一点了:

    //Dictionary
    NSDictionary *aDictionary = /*...*/;
    NSArray *keys = [aDictionary allKeys];
    for (int i = 0; i < keys.count; i++)
    {
        id key = keys[i];
        id value = aDictionary[key];
        //Do something with 'key' and 'value'
    }
    ```
//Set
NSSet *aSet = /*...*/;
NSArray *objects = [aSet allObjects];
for (int i = 0; i < objects.count; i++)
{
    id object = objects[i];
    //Do something with 'object'
}
  字典与set都是无序的。所以无法根据特定的整数下表来直接访问其中的值。于是,就需要先获取字典里的所有键或是set里的所有对象,这两种情况下,都可以在获取到的有序数组上遍历,以便借此访问原字典及原set中得值。创建这个附加数组会有额外的开销,而且还会多创建一个数组对象,它会保留collection中得所有元素对象。当然了,释放数组时这些附加对象也要释放,可以要调用本来不需要执行的方法。其它各种便利方式都无需创建这种中介数组。
  for循环也可以实现反向遍历,计数器的值从“元素个数减1”,每次迭代时递减直到0为止。执行反向遍历时,使用for循环会比其它方式简单许多。
  用Objective-C 1.0中的 NSEnumerator 来遍历NSEnumerator 是个抽象基类,其中只定义了两个方法,供其具体子类来实现:

-(NSAraay *)allObjects;

  • (id)nextObject;
  其中关键的方法是nextObject,它返回枚举对象里的下个对象。每次调用该方法时,其内部的数据结构都会更新,使得下次调用方法时能返回下一个对象。等到枚举中得全部对象都已返回之后,再调用就将返回nil,这表示达到枚举末端了。
  Foundation框架中内建的collection类都实现了这种遍历方式。例如,想遍历数组,可以这样写代码:
NSArray *anArray = /* ... */;
NSEnumerator *enumerator = [anArray objectEnumerator];
id object;
while ((object = [enumerator nextObject]) != nil)
{
    // Do something with 'object'
}
  这种写法的功能与标准的for循环相似,但是代码却多了一些。其真正优势在于:不论遍历哪种collection,都可以采用这套相似的语法。比方说,遍历字典及set时也可以按照这种写法来做:
// Dictionary
NSDictionary *aDictionary = /* ... */;
NSEnumerator *enumerator = [aDictionary keyEnumerator];
id key;
while ((key = [enumerator nextObject]) != nil)
{
    id value = aDictionary[key];
    // Do something with 'key' and 'value'
}
```
    // Set
    NSSet *aSet = /* ... */;
    NSEnumerator *enumerator = [aSet objectEnumerator];
    id object;
    while ((object = [enumerator nextObject]) != nil)
    {
        // Do something with 'object'
    }

遍历字典的方式与数组和set略有不同,因为字典里既有键也有值,所以要根据给定的键把对应的值提取出来。使用NSEnumerator 还有个好处,就是有多种“枚举器”(enumerator)可供使用。比方说,有反向遍历数组所用的枚举器,如果拿它来遍历,就可以按反向来迭代collection中得元素了。例如:

NSArray *anArray = /* ... */;
    NSEnumerator *enumerator = [anArray reverseObjectEnumerator];
    id object;
    while ((object = [enumerator nextObject]) != nil)
    {
        // Do something with 'object'
    }

与采用for 循环的等效写法相比,上面这段代码读起来更顺畅。

快速遍历

Objective-C 2.0引入了快速遍历这一功能。快速遍历与使用NSEnumerator来遍历差不多,然而语法更简洁,它为for循环开设了in关键字。这个关键字大幅简化了遍历collection所需的语法,比方说要遍历数组,就可以这么写:

    NSArray *anArray = /* ... */;
    for (id object in anArray)
    {
        // Do something with 'object'
    }

这样写简单多了。如果某个类的对象支持快速遍历,那么就可以宣称自己遵从名为NSFastEnumeration的协议,从而令开发者可以采用此语法来迭代该对象。此协议只定义了一个方法:

- (NSUInteger)countByEnumeratingWithState:(NSFastEnumerationState *)state
                                  objects:(id*)stackbuffer
                                    count:(NSUInteger)length;

该方法的工作原理不在本条目所述方位内。不过网上能找到一些优秀的教程,它们会把这个问题解释的很清楚,。其要点在于:该方法允许类实例同时返回多个对象,这就使得循环遍历操作更为高效了。
  遍历字典与set也很简单:

    // Dictionary
    NSDictionary *aDictionary = /* ... */;
    for (id key in aDictionary)
    {
        id value = aDictionary[key];
        // Do something with 'key' and 'value'
    }
    // Set
    NSSet *aSet = /* ... */;
    for (id object in aSet)
    {
        // Do something with 'object'
    }

由于NSEnumerator对象也实现了NSFastEnumeration协议,所以能用来执行反向遍历数组,可采用下面这种写法:

    NSArray *anArray = /* ... */;
    for (id object in [anArray reverseObjectEnumerator])
    {
        // Do something with 'object'
    }

在目前所介绍的遍历方式中,这种办法是语法最简单且效率最高的,然而如果在遍历字典时需要同时获取键与值,那么会多出来一步。而且,与传统for循环不同,这种遍历方式无法轻松获取当前遍历操作所针对的下标。遍历时通常会用到这个下标,比如很多算法都需要它。

基于block的遍历方式

在当前的Objective-C 语言中美最新引入的一种做法就是基于block来遍历。NSArray中定义了下面这个方法,它可以实现最基本的遍历功能:

- (void)enumerateObjectsUsingBlock:(void(^)(id object, NSUInteger idx, BOOL *stop))block;

除此之外还有一些列类似的遍历方法,它们可以接受各种选项,以控制遍历操作,稍后将会讨论那些方法。
  在遍历数组及set时,每次迭代都要执行由block参数所传入的快,这个块有三个参数,分别是当前迭代所针对的对象、所针对的下标,以及指向布尔值的指针。前两个参数的含义不言而喻。而通过第三个参数所提供的机制,开发者可以终止遍历操作。
  例如,下面这段代码用此方法来遍历数组:

    NSArray *anArray = /* ... */;
    [anArray enumerateObjectsUsingBlock:^(id object, NSUInteger idx, BOOL *stop)
     {
         // Do something with 'object'
         if (shouldStop)
         {
             *stop = YES;
         }
     }];

这种写法稍微多了几行代码,但是依然清晰明了,而且遍历时既能获取对象,也能知道其下标。此方法还提供了一种优雅的机制,用于终止遍历操作,开发者可以通过设定stop变量值来实现,当然,使用其它几种遍历方式时,也可以通过break来终止循环,那样做也很好。
  此方式不仅可用来遍历数组。NSSet里面也有同样的块枚举方法,NSDictionary也是这样,只是略有不同:

- (void)enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:(void(^)(id key, id object, BOOL *stop))block;

因此,遍历字典与set也同样简单:

    // Dictionary
    NSDictionary *aDictionary = /* ... */;
    [aDictionary enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(id key, id object, BOOL *stop)
     {
         // Do something with 'key' and 'object'
         if (shouldStop)
         {
             *stop = YES;
         }
     }];
    // Set
    NSSet *aSet = /* ... */;
    [aSet enumerateObjectsUsingBlock:^(id object, BOOL *stop)
     {
         // Do something with 'object'
         if (shouldStop)
         {
             *stop = YES;
         }
     }];

此方式大大胜过方式的地方在于:遍历时可以直接从block里获取更多信息。在遍历数组时,可以知道当前所针对的下标。遍历有序set(NSOrderedSet)时也一样。而在遍历字典时,无须额外编码,即可同事获取键与值,因而省去了根据给定键来获取对应值这一步。用这种方式遍历字典,可以同事得知键与值,这很可能比其他方式快很多,因为在字典内部的数据结构中,键与值本来就是存储在一起的。
  另外一个好处是,能够修改block的方法名,以免进行类型转换的操作,从效果上讲,相当于把本来需要执行的类型转换操作交给block方法签名来做。比方说,要用“快速遍历法”来遍历字典。若已知字典中得对象必为字符串,则可以这样编码:

    NSDictionary *aDictionary = /* ... */;
    for (NSString *key in aDictionary)
    {
        NSString *object = (NSString*)aDictionary[key];
        // Do something with 'key' and 'object'
    }

如果改用基于block的方式来遍历,那么就可以在block方法签名中直接转换:

    [aDictionary enumerateKeysAndObjectsUsingBlock:^(NSString *key, NSString *obj, BOOL *stop)
     {
         // Do something with 'key' and 'obj'
     }];

之所以能如此,是因为id类型相当特殊,它可以像本例这样,为其他类型所覆写。要是原来的block签名把键与值都定义成NSObject *,那么些就不行了。此技巧出刊不甚显眼,实则相当有用。指定对象的精确类型之后,编译器就可以检测出开发者是否调用了该对象所不具备的方法,并在发现这种问题时报错。如果能够确知某collection里的对象是什么类型,那就应该使用这种方法指明其类型。
  用此方式也可以执行反向遍历。数组、字典、set都实现了前述方法的另一个版本,使开发者可向其传入“选项掩码”(option mask):

- (void)enumerateObjectsWithOptions:(NSEnumerationOptions)options
                         usingBlock:(void(^)(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop))block;

- (void)enumerateKeysAndObjectsWithOptions:(NSEnumerationOptions)options
                                usingBlock: (void(^)(id key, id obj, BOOL *stop))block;

NSEnumerationOptions类型是个enum,其各种取值可用“按位或”(bitwise OR)连接,用以表明遍历方式。例如,开发者可以请求以冰法方式执行各轮迭代,也就是说,如果当前系统资源状况允许,那么执行每次迭代所用的block就可以并行执行了。通过NSEnumerationConcurrent选项即可开启此功能。如果使用此选项,那么底层会通过GCD来处理冰法执行事宜,具体实现时很可能会用到dispatch group。不过,到底如何来实现,不是本条索要讨论的内容。反向遍历是通过 NSEnumerationReverse选项来实现的。要注意:只有遍历数组或有序set等有顺序的collection时,这么做才有意义。
  总体来看,block枚举法拥有其他遍历方式都具备的优势,而且还能带来更多好处。与快速遍历法相比,它要多用一些代码,可是却能提供遍历时所针对的下标,在,在遍历字典时也能同时提供键与值,而且还有选项可以开启并发迭代功能,所以多写这点代码还是值得的。

要点

■遍历collection有四种方式。最基本的方法是for循环,其次是NSEnumerator遍历法及快速遍历法,最新最先进的的方式则是“block枚举法”。
  ■“block枚举法”本身就能通过GCD来并发执行遍历操作,无需另行编写代码。而采用其他遍历方式则无法轻易实现这一点。
  ■若提前知道待遍历的collection含有何种对象,则应修改block签名,指出具体类型。

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