33、深入探索 NSPredicate 与不同语言过渡到 Objective - C 的要点

深入探索 NSPredicate 与不同语言过渡到 Objective - C 的要点

1. NSPredicate 基础与数组交集操作

NSPredicate 是一个强大的工具，可用于过滤对象。例如，我们可以通过以下代码来过滤数组：

NSArray *names = ...; // 假设这里有一个 names 数组
NSPredicate *predicate = ...; // 定义一个谓词
NSArray *results = [names filteredArrayUsingPredicate: predicate];

下面通过一个具体的例子来展示如何求两个数组的交集：

NSArray *names1 = [NSArray arrayWithObjects:
 @"Herbie", @"Badger", @"Judge", @"Elvis", nil];
NSArray *names2 = [NSArray arrayWithObjects:
 @"Judge", @"Paper Car", @"Badger", @"Phoenix", nil];
NSPredicate *predicate = [NSPredicate predicateWithFormat: @"SELF IN %@", names1];
NSArray *results = [names2 filteredArrayUsingPredicate: predicate];
NSLog (@"%@", results);

输出结果为：

(
  Judge,
  Badger
)

其工作原理是，谓词包含了第一个数组的内容，类似于 SELF IN {"Herbie", "Badger", "Judge", "Elvis"} 。第二个数组会根据这个谓词进行过滤，只有同时存在于两个数组中的字符串才会出现在结果数组中。

2. 字符串操作相关的谓词

除了基本的数组过滤，NSPredicate 还提供了一些字符串特定的操作符，如下表所示：
| 操作符 | 含义 |
| ---- | ---- |
| BEGINSWITH | 检查一个字符串是否以另一个字符串开头 |
| ENDSWITH | 检查一个字符串是否以另一个字符串结尾 |
| CONTAINS | 检查一个字符串是否包含另一个字符串 |

例如：
- "name BEGINSWITH 'Bad'" 可以匹配 “Badger”。
- "name ENDSWITH 'vis'" 可以匹配 “Elvis”。
- "name CONTAINS udg" 可以匹配 “Judge”。

不过，这些匹配是区分大小写和重音符号的。例如， "name BEGINSWITH 'HERB'" 不会匹配 “Herbie”， "name BEGINSWITH 'Hérb'" 也不会匹配。为了放宽匹配规则，可以使用 [c] （不区分大小写）、 [d] （不区分重音符号）或 [cd] （两者都不区分）。例如， "name BEGINSWITH[cd] 'HERB'" 可以匹配 “Herbie”。

3. LIKE 操作符与正则表达式

有时候，上述的字符串匹配操作不够强大，这时可以使用 LIKE 操作符。在 LIKE 操作符中， ? 匹配一个字符， * 匹配任意数量的字符。例如：
- "name LIKE '*er*'" 可以匹配任何中间包含 “er” 的名字，等同于 CONTAINS 。
- "name LIKE '???er*'" 可以匹配 “Paper Car”，但不能匹配 “Badger”。

此外，如果需要更强大的字符串匹配能力，可以使用 MATCHES 操作符，它接受一个正则表达式。不过，正则表达式虽然强大，但计算成本较高。如果谓词中有更简单的操作，如基本的字符串操作符和比较操作符，建议先执行这些操作，再使用 MATCHES ，这样可以提高性能。

4. 从其他语言过渡到 Objective - C

许多程序员从其他语言转向 Objective - C 和 Cocoa 时会遇到困难，因为它的行为与其他流行语言不同。以下是从不同语言过渡到 Objective - C 的要点：

4.1 从 C 语言过渡

Objective - C 是在 C 语言的基础上增加了一些面向对象的特性。Objective - C 程序员可以使用 C 语言的标准库，如 malloc() 和 free() 处理动态内存， fopen() 和 fgets() 处理文件。

当调用使用回调的 ANSI C 库时，不能直接让其调用 Objective - C 方法，因为回调要求的 C 函数签名与实现 Objective - C 方法的函数签名不同。不过，大多数回调库允许提供用户数据或指针。可以使用 Objective - C 对象的地址作为上下文指针，在回调函数中，将上下文指针转换为对象类型并发送消息。

以下是一个示例：

// 创建一个 TreeWalker 对象
TreeWalker *walker = [[TreeWalker alloc] init];
// 创建 XML 解析器
XMLParser parser;
parser = XMLParserLoadFile ("/tmp/badgers.xml");
// 设置解析器的回调函数，并使用 TreeWalker 对象作为上下文
XMLSetParserCallback (parser, elementCallback, walker);

回调函数如下：

void elementCallback (XMLParser *parser, XMLElement *element, userData *context)
{
  TreeWalker *walker = (TreeWalker *) context;
  [walker handleNewElement: element inParser: parser];
}

4.2 从 C++ 语言过渡

C++ 有很多 Objective - C 缺乏的特性，如多重继承、命名空间、操作符重载、模板、类变量、抽象类和标准模板库等。不过，Objective - C 有一些特性和技术可以替代或模拟这些特性。

例如，可以使用类别（categories）和协议（protocols）来实现类似多重继承或抽象基类的功能。但如果使用多重继承是为了引入额外的实例变量，可以使用组合（composition）和存根方法（stub methods），也可以通过重写 forwardInvocation: 方法来模拟多重继承。

C++ 和 Objective - C 在方法调度机制上也有很大差异。C++ 使用基于虚函数表（vtable）的机制来确定调用的代码，这种方式速度快且安全，但缺乏灵活性。而 Objective - C 使用运行时函数在类结构中查找要调用的代码，速度较慢，但更灵活。

在 Objective - C 中，对象只需要有方法实现就可以被调用，这使得任意对象都可以成为其他对象的数据源或委托。不过，这种灵活性也使得 Objective - C 的类型安全性不如 C++。

Objective - C 没有类变量，可以使用文件作用域的全局变量和访问器来模拟。例如：

@interface Blarg : NSObject
{
}
+ (int) classVar;
+ (void) setClassVar: (int) cv;
@end

#import "Blarg.h"
static int g_cvar;
@implementation Blarg
+ (int) classVar
{
  return (g_cvar);
}
+ (void) setClassVar: (int) cv
{
  g_cvar = cv;
}
@end

5. Objective - C++

Xcode 中的 Clang 编译器支持一种混合语言 Objective - C++，它允许自由混合 C++ 和 Objective - C 代码，但有一些小的限制。通过使用 .mm 文件扩展名，编译器会将代码视为 Objective - C++。

常见的开发场景是将应用的核心逻辑放在可移植的 C++ 库中，将用户界面用平台的原生工具包编写。Objective - C++ 为这种开发方式提供了很大的便利，既可以获得 C++ 的性能和类型安全性，又可以使用 Objective - C 的动态特性和 Cocoa 工具包。

需要注意的是，Objective - C 和 C++ 的对象层次结构不能混合，不能让 C++ 类继承自 NSView，也不能让 Objective - C 类继承自 std::string 。

综上所述，无论是使用 NSPredicate 进行对象过滤，还是从其他语言过渡到 Objective - C，都需要理解其特性和机制，根据具体需求选择合适的方法和技术。

深入探索 NSPredicate 与不同语言过渡到 Objective - C 的要点

6. 不同语言过渡的总结与对比

从前面的内容可以看出，从 C 和 C++ 过渡到 Objective - C 各有特点，下面通过表格进行总结对比：
| 对比项 | 从 C 过渡 | 从 C++ 过渡 |
| ---- | ---- | ---- |
| 语言基础 | 在 C 基础上增加面向对象特性，可使用 C 标准库 | 缺乏 C++ 部分特性，但有替代方案 |
| 回调机制 | 不能直接用 Objective - C 方法作回调，可利用对象地址作上下文指针 | 无此方面问题，但方法调度机制不同 |
| 多重继承 | 不涉及此问题 | 可用类别、协议、组合、重写方法模拟 |
| 类型安全性 | 与 C 类似，需注意指针操作等 | 相比 C++ 类型安全性较低 |
| 类变量 | 不涉及，C 一般用全局变量 | 用文件作用域全局变量和访问器模拟 |

通过这个表格，我们可以更清晰地看到不同语言过渡到 Objective - C 时的差异，有助于开发者根据自己的编程背景更好地适应 Objective - C。

7. NSPredicate 操作的流程梳理

为了更好地理解 NSPredicate 的使用，下面用 mermaid 流程图展示其基本操作流程：

graph TD
    A[定义数组] --> B[定义谓词]
    B --> C[使用谓词过滤数组]
    C --> D[获取过滤结果]
    D --> E{结果判断}
    E -- 有结果 --> F[处理结果]
    E -- 无结果 --> G[结束操作]

这个流程图展示了使用 NSPredicate 过滤数组的基本步骤：
1. 首先定义要过滤的数组。
2. 接着定义一个合适的谓词，根据不同的需求选择不同的操作符，如 BEGINSWITH 、 LIKE 等。
3. 使用定义好的谓词对数组进行过滤。
4. 获取过滤后的结果。
5. 判断结果是否存在，如果有结果则进行相应的处理，如果没有结果则结束操作。

8. 关于 Objective - C 特性的深入理解

Objective - C 有一些独特的特性，在实际使用中需要深入理解。

8.1 消息发送与 nil 对象

在 Objective - C 中，可以向 nil 对象发送消息，这是一个很特别的特性。消息发送给 nil 对象时，操作会被忽略，返回值根据方法的返回类型有所不同：
- 如果方法返回指针类型（如对象指针），返回值为 nil，可以安全地链式调用。
- 如果方法返回与指针大小相同或更小的 int 类型，返回值为 0。
- 如果方法返回 float 或结构体类型，结果未定义。

这种特性可以避免每次发送消息前都检查对象是否为 NULL，但也可能掩盖错误，导致难以追踪的 bug。例如：

SomeClass *obj = nil;
id result = [obj someMethod]; // result 为 nil

8.2 类的继承与方法重写

Objective - C 中，创建新类时通常会继承自 NSObject 或现有 Cocoa 类，与 C++ 多个独立根的对象层次结构不同。而且在 Objective - C 中，重写方法不需要重新声明或标记为虚拟，任何方法都可以在子类或类别中重写。这有两种不同的观点：
- 一种认为重新声明可以让读者了解类对父类的修改。
- 另一种认为这只是实现细节，类的使用者无需关注，且避免了新方法重写时所有依赖类的重新编译。

9. 实战案例分析

下面通过一个简单的实战案例来综合运用前面提到的知识。假设我们有一个存储联系人姓名的数组，需要过滤出以 “John” 开头的姓名，并且不区分大小写。

// 定义联系人姓名数组
NSArray *contacts = [NSArray arrayWithObjects: @"John Smith", @"Jane Doe", @"Johnny Walker", @"Sam Johnson", nil];
// 定义谓词
NSPredicate *predicate = [NSPredicate predicateWithFormat: @"SELF BEGINSWITH[cd] 'John'"];
// 过滤数组
NSArray *filteredContacts = [contacts filteredArrayUsingPredicate: predicate];
// 输出过滤结果
NSLog (@"%@", filteredContacts);

在这个案例中，我们首先定义了一个联系人姓名数组，然后使用 BEGINSWITH[cd] 谓词来过滤出以 “John” 开头且不区分大小写的姓名，最后输出过滤结果。

10. 总结与展望

通过对 NSPredicate 的学习，我们了解到它是一个强大的对象过滤工具，利用不同的操作符可以实现各种复杂的过滤需求。在从其他语言过渡到 Objective - C 时，需要理解其独特的特性和机制，如回调处理、多重继承模拟、方法调度等。

对于开发者来说，掌握 Objective - C 的这些知识可以更好地进行 iOS 和 OS X 编程。同时，Objective - C++ 的出现为开发提供了更多的选择，可以结合 C++ 的性能和 Objective - C 的动态特性。未来，随着技术的发展，我们可以期待 Objective - C 在更多领域发挥作用，并且与其他语言的融合会更加深入。

在实际开发中，开发者应不断实践，根据具体项目需求灵活运用这些知识和技术，提高开发效率和代码质量。