33、构建iOS应用：从基础到实践

构建iOS应用：从基础到实践

1. 示例iOS应用概述

我们将通过一个完整的iOS应用示例来深入了解iOS应用开发。这个示例应用模拟了一个索引卡列表，对于学生备考或学习外语新单词非常有帮助。应用的主用户界面（UI）很简单，有用于切换上一张和下一张索引卡的按钮，还有一个显示卡片隐藏信息的选项。此外，该应用还支持为每张索引卡播放声音文件，这对记忆很有帮助。

1.1 主要文件介绍

应用的主要文件包括主文件、主视图控制器接口和实现文件等。下面我们将详细介绍这些文件。

1.1.1 主文件

主文件负责初始化Cocoa Touch库并运行主循环。可以使用 UIApplicationMain 来完成这个任务，同时需要确保应用的自动释放池已初始化，这可以通过在 NSAutoreleasePool 类上调用 alloc/init 来实现。以下是主文件的代码：

//
//  main.m
#import <UIKit/UIKit.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    int retVal = UIApplicationMain(argc, argv, nil, nil);
    [pool release];
    return retVal;
}

1.1.2 主视图控制器接口

视图控制器的职责是确定其对应视图如何响应指向它的事件。 MainViewController 的接口声明了一些插槽（使用 IBOutlet 关键字）和动作（使用 IBAction 关键字），以便在新事件发生时，UI可以向该对象发送消息。以下是 MainViewController 接口的代码：

#import "FlipsideViewController.h"

@interface MainViewController : UIViewController <FlipsideViewControllerDelegate>
{
    IBOutlet UIView *wordView;
    IBOutlet UILabel *lbWord;
    IBOutlet UILabel *lbTranslation;
    IBOutlet UIButton *btBuy;
    IBOutlet UIButton *btPlay;
    IBOutlet UIView* ad;
}

- (IBAction)showInfo:(id)sender;
- (IBAction)playSound:(id)sender;
- (IBAction)showPrevious:(id)sender;
- (IBAction)showNext:(id)sender;
- (IBAction)shuffle:(id)sender;
- (IBAction)review:(id)sender;
- (IBAction)buyClicked:(id)sender;
+ (void)syncIsFreeVersion:(BOOL)setValue;
+ (void)refreshTopLevelViewController;

@end

1.1.3 主视图控制器实现

MainViewController 的实现文件定义了主视图控制器如何与系统交互。该文件实现了从UI调用的所有动作，如切换到下一张和上一张卡片、显示卡片内容以及播放声音等。以下是部分代码：

//
// file: MainViewController.m
#import "MainViewController.h"
#import "InfoView.h"
#import "PurchaseController.h"
#import <AVFoundation/AVFoundation.h>

@implementation MainViewController

int currentPos = 0;
struct words
{
    NSString *word, *translation, *file;
} words[] = {
    { @"Ajuda", @"Help", nil },
    { @"Almoço", @"Lunch" , @"Almoco"},
    { @"Restaurante", @"Restaurant", nil},
    { @"Rua", @"Street", nil},
    { @"Semana", @"Week", nil},
    { @"Supermercado", @"Supermarket", nil},
    { @"Viagem", @"Travel", nil},
};

#define maxWords  sizeof(words)/sizeof(*words)
int perm[maxWords];

static MainViewController *ui_controller = nil;

- (void) refreshWord
{
    CGFloat d = 0.9;
    [UIView animateWithDuration:d animations:^{ wordView.alpha = 0.0; }
                     completion:^(BOOL finished){
                         int pos = perm[currentPos];
                         lbWord.text = words[pos].word;
                         lbTranslation.text = words[pos].translation;
                         lbTranslation.hidden = YES;
                     }];

    [UIView animateWithDuration:d animations:^{ wordView.alpha = 1.0; }
                     completion:nil];
}

- (IBAction)showNext:(id)sender
{
    currentPos =  (currentPos + 1 == maxWords) ? 0 : currentPos + 1;
    [self refreshWord];
}

- (IBAction) showPrevious:(id)sender
{
    currentPos = (currentPos == 0) ? maxWords - 1 : currentPos - 1;
    [self refreshWord];
}

1.2 方法详解

1.2.1 refreshWord 方法

该方法负责通过过渡效果重绘当前视图。使用 animateWithDuration:animations:completion: 方法进行简单动画，通过改变视图的透明度（ alpha 值）实现淡入淡出效果，最后显示当前单词的定义。

1.2.2 showNext 和 showPrevious 方法

这两个方法用于控制索引卡列表中的当前位置。 showNext 方法移动到列表中的下一张可用索引卡， showPrevious 方法返回上一张可用位置。它们都使用 refreshWord 方法的淡入淡出效果重绘屏幕。

1.2.3 makeLabel 方法

该方法创建并返回一个新的 UILabel 对象。首先使用传入的参数初始化 CGRect 结构，确定控件的位置和尺寸，然后创建一个新的 UILabel ，并设置其标题、对齐方式和背景颜色。以下是代码：

- (UILabel*) makeLabel:(NSString*)title width:(CGFloat)w
                height:(CGFloat)h top:(CGFloat)t
{
    CGFloat vw = wordView.frame.size.width;
    CGRect r = CGRectMake(vw/2 - w/2, t, w, h);
    UILabel *l = [[[UILabel alloc] initWithFrame:r] autorelease];
    l.text = title;
    l.textAlignment = UITextAlignmentCenter;
    l.backgroundColor = [UIColor colorWithRed:1 green:1 blue:1 alpha:0.0];
    return l;
}

1.2.4 resetAdPosition 方法

在移动应用中，显示广告以实现盈利是常见任务。 resetAdPosition 方法展示了如何使用Cocoa Touch UI类轻松显示广告。具体步骤如下：
1. 获取现有广告对象的框架，该对象是在Xcode设计时添加的。
2. 获取内容窗口的框架矩形，以便使用其尺寸调整广告控件。
3. 设置广告控件的框架属性，将其移动到工具栏上方的位置。
4. 广告单元将自动显示，内容由Apple直接提供。

以下是代码：

- (void)resetAdPosition:(UIView *)adView
{
    CGRect adrect = [adView frame];

    AppDelegate *deleg = [[UIApplication sharedApplication] delegate];
    UIWindow *viewCont = deleg.window;

    // get the content frame
    CGRect brect = viewCont.frame;

    // move to location above the toolbar
    adrect.origin.y = brect.size.height - adrect.size.height - 20;

    adView.frame = adrect;
    NSLog(@" height is %lf, y for bar is %lf", adrect.origin.y, brect.origin.y);
}

1.3 视图加载和其他方法

1.3.1 viewDidLoad 方法

该方法在控制器加载其资源（包括nib文件）后，但在UI显示在屏幕之前调用。具体操作如下：
1. 调用父类的 viewDidLoad 方法。
2. 初始化 ui_controller 变量。
3. 调用 resetAdPosition 方法调整广告位置。
4. 调用 refreshUi 方法。
5. 使用 srand 函数初始化随机数生成器。
6. 初始化排列数组 perm ，使索引卡最初按标准顺序显示。
7. 调用 refreshWord 方法绘制所需的索引卡。

1.3.2 shuffle 方法

该方法用于打乱索引卡的显示顺序。通过创建卡片的随机排列来实现，具体步骤如下：
1. 遍历 perm 数组的所有位置。
2. 生成一个随机值并存储在 pos 变量中。
3. 将当前位置的值与随机位置的值进行交换。
4. 调用 refreshWord 方法重绘视图。

以下是代码：

- (IBAction)shuffle:(id)sender
{
    for (int i=0; i<maxWords; ++i)
    {
        int pos = (int)((rand() % ((maxWords-i) * 10))/ 10.0);
        int t = perm[i];
        perm[i] = perm[i+pos];
        perm[i+pos] = t;
    }
    [self refreshWord];
}

1.3.3 playSound 方法

该应用的一个特性是能够为每张索引卡播放声音。 playSound 方法的具体操作如下：
1. 从 words 数据结构中检索要播放的声音文件的名称。
2. 如果该位置没有存储文件名，则根据索引卡中的信息生成文件名。
3. 使用 pathForResource:ofType: 方法获取声音文件的存储路径。
4. 创建一个 NSURL 对象表示该文件。
5. 创建一个 AVAudioPlayer 对象，用声音资源URL初始化。
6. 设置播放器选项，如音量和循环次数，并设置代理。
7. 发送 play 消息开始播放声音文件。

以下是代码：

- (IBAction)playSound:(id)sender
{
    NSLog(@"Playing a sound...");

    AVAudioPlayer *player;
    NSError *playerError = nil;
    NSString *file_name = words[perm[currentPos]].file;

    if (file_name == nil)
    {
        file_name = words[perm[currentPos]].word;
    }
    file_name = [file_name lowercaseString];
    NSString *path = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:file_name ofType:@"mp3"];
    if (!path)
    {
        NSLog(@"Error Loading File");
        return;
    }

    NSURL *fileURL = [[NSURL alloc] initFileURLWithPath: path];
    player = [[AVAudioPlayer alloc] initWithContentsOfURL:fileURL error:&playerError];

    if (!player || playerError)
    {
        NSLog(@"Error creating player %@: %@", file_name,
               [playerError localizedDescription]);
        return;
    }

    player.volume = 1.0;
    player.numberOfLoops = 0;
    player.delegate = (id<AVAudioPlayerDelegate>)self;

    NSLog(@"calling play method...");
    [player play];
    [fileURL release];
}

1.3.4 audioPlayerDidFinishPlaying 方法

该方法是 AVAudioPlayerDelegate 接口的一部分，当播放器对象通知其代理播放完成时调用。在实现中，需要释放播放器对象，以避免内存泄漏。以下是代码：

- (void)audioPlayerDidFinishPlaying:(AVAudioPlayer *)player successfully:(BOOL)flag
{
    NSLog(@"Releasing player...");
    [player release];
}

1.3.5 reveal 方法

该方法用于显示当前索引卡的隐藏值。通过更改 UILabel 对象的 hidden 属性，Cocoa Touch库将自动更新UI。以下是代码：

- (IBAction)reveal:(id)sender
{
    lbTranslation.hidden = NO;
}

1.3.6 flipsideViewControllerDidFinish 方法

该方法负责在应用指示需要关闭模态视图时执行关闭操作。通过调用继承的 dismissModalViewControllerAnimated: 方法实现，可选择是否使用动画效果。以下是代码：

- (void)flipsideViewControllerDidFinish:(FlipsideViewController *)c
{
    [self dismissModalViewControllerAnimated:YES];
}

1.3.7 showInfo 方法

该方法用于显示一个信息框，展示应用的一些信息，如名称和当前使用的选项。具体步骤如下：
1. 创建一个新的 InfoView 对象，使用 initWithNibName:bundle: 方法初始化。
2. 设置模态过渡样式为水平翻转效果。
3. 显示模态视图，并可选择是否使用动画。

以下是代码：

- (IBAction)showInfo:(id)sender
{
    InfoView *c = [[[InfoView alloc] initWithNibName:@"InfoView" bundle:nil] autorelease];

    c. modalTransitionStyle = UIModalTransitionStyleFlipHorizontal;
    [self presentModalViewController:c animated:YES];
}

1.3.8 refreshTopLevelViewController 方法

该方法作为一个辅助方法，用于从应用的其他部分刷新UI控制器。使用静态变量 ui_controller ，由于向 nil 对象发送消息是有效的，因此在使用前无需检查其是否已初始化。以下是代码：

+ (void) refreshTopLevelViewController
{
    [ui_controller refreshUi];
}

1.3.9 shouldAutorotateToInterfaceOrientation 方法

当iOS设备尝试更改方向时，会调用该方法。应用可以根据需要响应方向更改。此示例应用仅支持竖屏方向，只有当屏幕方向为 UIInterfaceOrientationPortrait 时返回 YES 。以下是代码：

- (BOOL)shouldAutorotateToInterfaceOrientation:(UIInterfaceOrientation)io
{
    // Return YES for supported orientations.
    return (io == UIInterfaceOrientationPortrait);
}

1.3.10 didReceiveMemoryWarning 方法

当系统内存不足时，会向视图发送该方法。通过响应此方法，应用可以在资源使用问题发生时迅速恢复。此示例应用仅调用父类的相同方法，对于更复杂的应用，需要考虑在低内存场景下如何减少资源使用。以下是代码：

- (void)didReceiveMemoryWarning
{
    // Releases the view if it doesn't have a superview.
    [super didReceiveMemoryWarning];
}

1.3.11 viewDidUnload 方法

当当前视图从屏幕上卸载时，该方法会释放任何未使用的内存。这对于移动系统非常重要，因为内存资源有限。通过释放当前未使用的内存，可以供其他应用（甚至同一应用的其他视图）使用，同时减少系统所需的总资源。以下是代码：

- (void)viewDidUnload
{
    [btBuy release];
    btBuy = nil;
    [btPlay release];
    btPlay = nil;
    [super viewDidUnload];
}

1.3.12 dealloc 方法

该方法负责将类使用的资源返回给操作系统。由于该类使用了一些控件，因此需要在此时释放它们，以避免不必要的内存泄漏。同时，务必调用父类的 dealloc 方法，否则父类管理的资源会出现内存泄漏。以下是代码：

- (void)dealloc
{
    [btBuy release];
    [btPlay release];
    [super dealloc];
}

1.4 反面视图控制器

1.4.1 反面视图控制器接口

FlipsideViewController 是 UIViewController 的子类，用于响应反面控件发送的消息，显示应用的辅助信息。该控制器的主要区别在于使用了一个委托对象，声明为 FlipsideViewControllerDelegate 类型。该协议用于与 MainWindowViewController 通信，只有一个方法 flipsideViewControllerDidFinish: 。以下是代码：

// file FlipsideViewController.m
#import <UIKit/UIKit.h>

@protocol FlipsideViewControllerDelegate;

@interface FlipsideViewController : UIViewController
{
}

@property (nonatomic, assign) id <FlipsideViewControllerDelegate> delegate;

- (IBAction)done:(id)sender;

@end

// this protocol must be implemented by classes passed as a delegate
@protocol FlipsideViewControllerDelegate

- (void)flipsideViewControllerDidFinish:(FlipsideViewController *)controller;

@end

1.4.2 反面视图控制器实现

FlipsideViewController 的实现文件提供了一些方法，用于响应指向反面视图的消息。以下是部分代码：

// file FlipsideViewController.m
#import "FlipsideViewController.h"

@implementation FlipsideViewController

@synthesize delegate=_delegate;

- (void)viewDidLoad
{
    // the view is now loaded, call the super class first
    [super viewDidLoad];
    self.view.backgroundColor = [UIColor viewFlipsideBackgroundColor];
}

- (void)viewDidUnload
{
    // make sure that the parent class is unloaded
    [super viewDidUnload];
    // e.g. self.myOutlet = nil;
}

- (BOOL)shouldAutorotateToInterfaceOrientation:(UIInterfaceOrientation)interfaceOrientation
{
    // Return YES for supported orientations
    return (interfaceOrientation == UIInterfaceOrientationPortrait);
}

#pragma mark - Actions

- (IBAction)done:(id)sender
{
    // notifies the delegate about the action of closing the current view
    [self.delegate flipsideViewControllerDidFinish:self];
}

@end

1.5 总结

通过这个示例应用，我们学习了如何使用Objective-C创建在iPhone和iPad设备上运行的移动应用。Cocoa框架是iOS应用的官方开发环境，如果你打算为苹果平台开发移动应用，Objective-C是最快获得可用产品的途径。

我们了解了iOS应用与桌面操作系统应用的区别，这些区别表明需要定制的Objective-C框架集来控制移动应用的特定硬件和软件要求。同时，我们还讨论了Cocoa Touch提供的一些支持，包括视图、窗口和基于触摸的UI控件。

以下是部分方法的功能总结表格：
| 方法名 | 功能 |
| ---- | ---- |
| refreshWord | 重绘当前视图，实现淡入淡出效果 |
| showNext | 切换到下一张卡片 |
| showPrevious | 切换到上一张卡片 |
| playSound | 播放当前卡片的声音文件 |
| reveal | 显示当前卡片的隐藏信息 |

下面是 playSound 方法的流程图：

graph TD;
    A[开始] --> B[获取声音文件名];
    B --> C{文件名是否为空};
    C -- 是 --> D[根据卡片信息生成文件名];
    C -- 否 --> E[使用现有文件名];
    D --> F[获取文件路径];
    E --> F;
    F --> G{路径是否存在};
    G -- 是 --> H[创建NSURL对象];
    G -- 否 --> I[输出错误信息并返回];
    H --> J[创建AVAudioPlayer对象];
    J --> K[设置播放器选项];
    K --> L[播放声音文件];
    L --> M[释放NSURL对象];
    M --> N[结束];

通过以上内容，我们对iOS应用开发有了更深入的了解，希望这些知识能帮助你开始自己的Objective-C开发之旅。

2. 应用开发要点与实战经验

2.1 数据结构与存储

在这个示例应用中，使用了简单的结构体数组来存储单词和翻译信息：

struct words
{
    NSString *word, *translation, *file;
} words[] = {
    { @"Ajuda", @"Help", nil },
    { @"Almoço", @"Lunch" , @"Almoco"},
    { @"Restaurante", @"Restaurant", nil},
    { @"Rua", @"Street", nil},
    { @"Semana", @"Week", nil},
    { @"Supermercado", @"Supermarket", nil},
    { @"Viagem", @"Travel", nil},
};

这种方式对于简单应用来说足够，但对于更复杂的应用，可能需要使用数据库来存储这些信息。以下是使用数据库存储的一般步骤：
1. 选择数据库 ：如SQLite或Core Data。
2. 创建数据库和表 ：定义表结构，包含单词、翻译和声音文件等字段。
3. 插入数据 ：将单词和翻译信息插入到数据库中。
4. 查询数据 ：根据需要从数据库中查询数据。

2.2 动画效果的实现

在 refreshWord 方法中，使用了 UIView 的动画方法来实现淡入淡出效果：

- (void) refreshWord
{
    CGFloat d = 0.9;
    [UIView animateWithDuration:d animations:^{ wordView.alpha = 0.0; }
                     completion:^(BOOL finished){
                         int pos = perm[currentPos];
                         lbWord.text = words[pos].word;
                         lbTranslation.text = words[pos].translation;
                         lbTranslation.hidden = YES;
                     }];

    [UIView animateWithDuration:d animations:^{ wordView.alpha = 1.0; }
                     completion:nil];
}

动画效果可以提升用户体验，以下是实现动画效果的一般步骤：
1. 选择动画类型 ：如淡入淡出、缩放、旋转等。
2. 设置动画参数 ：如动画持续时间、延迟时间等。
3. 定义动画块 ：在动画块中设置视图的属性变化。
4. 设置完成回调 ：在动画完成后执行一些操作。

2.3 声音播放功能

playSound 方法实现了声音播放功能，具体步骤如下：
1. 获取声音文件名 ：从 words 数据结构中获取。
2. 生成文件路径 ：使用 pathForResource:ofType: 方法。
3. 创建 NSURL 对象 ：表示声音文件。
4. 创建 AVAudioPlayer 对象 ：并初始化。
5. 设置播放器选项 ：如音量、循环次数等。
6. 播放声音文件 ：调用 play 方法。

以下是 playSound 方法的代码回顾：

- (IBAction)playSound:(id)sender
{
    NSLog(@"Playing a sound...");

    AVAudioPlayer *player;
    NSError *playerError = nil;
    NSString *file_name = words[perm[currentPos]].file;

    if (file_name == nil)
    {
        file_name = words[perm[currentPos]].word;
    }
    file_name = [file_name lowercaseString];
    NSString *path = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:file_name ofType:@"mp3"];
    if (!path)
    {
        NSLog(@"Error Loading File");
        return;
    }

    NSURL *fileURL = [[NSURL alloc] initFileURLWithPath: path];
    player = [[AVAudioPlayer alloc] initWithContentsOfURL:fileURL error:&playerError];

    if (!player || playerError)
    {
        NSLog(@"Error creating player %@: %@", file_name,
               [playerError localizedDescription]);
        return;
    }

    player.volume = 1.0;
    player.numberOfLoops = 0;
    player.delegate = (id<AVAudioPlayerDelegate>)self;

    NSLog(@"calling play method...");
    [player play];
    [fileURL release];
}

2.4 广告显示与布局

resetAdPosition 方法展示了如何在应用中显示广告：

- (void)resetAdPosition:(UIView *)adView
{
    CGRect adrect = [adView frame];

    AppDelegate *deleg = [[UIApplication sharedApplication] delegate];
    UIWindow *viewCont = deleg.window;

    // get the content frame
    CGRect brect = viewCont.frame;

    // move to location above the toolbar
    adrect.origin.y = brect.size.height - adrect.size.height - 20;

    adView.frame = adrect;
    NSLog(@" height is %lf, y for bar is %lf", adrect.origin.y, brect.origin.y);
}

显示广告的步骤如下：
1. 获取广告视图的框架 ：确定其位置和大小。
2. 获取内容窗口的框架 ：用于调整广告位置。
3. 调整广告位置 ：将广告移动到合适的位置。
4. 更新广告视图的框架 ：使调整生效。

2.5 视图控制器的交互

MainViewController 和 FlipsideViewController 之间通过委托模式进行交互。 FlipsideViewController 在关闭时通知 MainViewController ：

- (IBAction)done:(id)sender
{
    // notifies the delegate about the action of closing the current view
    [self.delegate flipsideViewControllerDidFinish:self];
}

委托模式的使用步骤如下：
1. 定义委托协议 ：包含需要实现的方法。
2. 在委托对象中设置委托属性 ：指向委托者。
3. 在委托者中实现委托协议的方法 ：处理委托事件。

2.6 资源管理与内存优化

在移动应用开发中，资源管理和内存优化非常重要。以下是一些关键方法的作用：
- didReceiveMemoryWarning ：当系统内存不足时调用，可释放一些不必要的资源。

- (void)didReceiveMemoryWarning
{
    // Releases the view if it doesn't have a superview.
    [super didReceiveMemoryWarning];
}

• viewDidUnload ：当视图卸载时调用，释放未使用的内存。

- (void)viewDidUnload
{
    [btBuy release];
    btBuy = nil;
    [btPlay release];
    btPlay = nil;
    [super viewDidUnload];
}

• dealloc ：在对象销毁时调用，释放所有使用的资源。

- (void)dealloc
{
    [btBuy release];
    [btPlay release];
    [super dealloc];
}

2.7 应用方向支持

shouldAutorotateToInterfaceOrientation 方法控制应用是否支持设备方向变化：

- (BOOL)shouldAutorotateToInterfaceOrientation:(UIInterfaceOrientation)io
{
    // Return YES for supported orientations.
    return (io == UIInterfaceOrientationPortrait);
}

此示例应用仅支持竖屏方向，可根据需要修改返回值以支持其他方向。

2.8 总结与展望

通过这个示例应用，我们全面了解了iOS应用开发的各个方面，包括数据存储、动画效果、声音播放、广告显示、视图控制器交互、资源管理和方向支持等。Objective-C结合Cocoa框架为我们提供了强大的开发能力，能够创建出功能丰富、用户体验良好的移动应用。

在未来的开发中，我们可以进一步扩展这个应用，例如：
- 增加更多的单词和翻译 ：丰富学习内容。
- 优化动画效果 ：提升用户体验。
- 集成更多的功能 ：如在线学习、社交分享等。

以下是部分资源管理方法的总结表格：
| 方法名 | 功能 |
| ---- | ---- |
| didReceiveMemoryWarning | 响应系统内存不足警告，释放资源 |
| viewDidUnload | 视图卸载时释放未使用的内存 |
| dealloc | 对象销毁时释放所有资源 |

下面是资源管理的流程图：

graph TD;
    A[系统内存不足] --> B[调用didReceiveMemoryWarning];
    B --> C{是否有可释放资源};
    C -- 是 --> D[释放资源];
    C -- 否 --> E[无操作];
    F[视图卸载] --> G[调用viewDidUnload];
    G --> H[释放未使用内存];
    I[对象销毁] --> J[调用dealloc];
    J --> K[释放所有资源];

希望这些知识和经验能帮助你在iOS应用开发的道路上取得更好的成果，不断探索和创新，开发出更优秀的应用。