将 c-struct 放入 NSArray 的最佳方法是什么？

Question

在NSArray 中存储 c 结构的常用方法是什么？优点、缺点、内存处理？

值得注意的是，valueWithBytes 和 valueWithPointer 之间有什么区别——由 justin 和 catfish 下面提出。

Here's a link Apple 为未来的读者讨论valueWithBytes:objCType:...

对于一些横向思考和更多地关注性能，Evgen 提出了在 C++ 中使用STL::vector 的问题。

（这引发了一个有趣的问题：是否有一个快速的 c 库，与 STL::vector 不同，但轻得多，它允许最小的“数组的整洁处理”......？）

所以原来的问题...

例如：

typedef struct _Megapoint {
    float   w,x,y,z;
} Megapoint;

那么：在NSArray 中存储自己的结构的正常、最佳、惯用方式是什么，以及如何处理该惯用语中的内存？

请注意，我专门寻找通常的习惯用法来存储结构。当然，可以通过创建一个新的小班来避免这个问题。不过，我想知道将结构实际放入数组的常用习语，谢谢。

顺便说一句，这可能是 NSData 方法？不是最好的...

Megapoint p;
NSArray *a = [NSArray arrayWithObjects:
    [NSData dataWithBytes:&p length:sizeof(Megapoint)],
    [NSData dataWithBytes:&p length:sizeof(Megapoint)],
    [NSData dataWithBytes:&p length:sizeof(Megapoint)],
        nil];

顺便说一句，作为参考点，感谢 Jarret Hardie，以下是如何在 NSArray 中存储 CGPoints 和类似内容：

NSArray *points = [NSArray arrayWithObjects:
        [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(6.9, 6.9)],
        [NSValue valueWithCGPoint:CGPointMake(6.9, 6.9)],
        nil];

（见How can I add CGPoint objects to an NSArray the easy way?）

Answer 1

NSValue 不仅支持 CoreGraphics 结构——您也可以自己使用它。我建议这样做，因为对于简单的数据结构，该类的重量可能比 NSData 轻。

只需使用如下表达式：

[NSValue valueWithBytes:&p objCType:@encode(Megapoint)];

然后将值取回：

Megapoint p;
[value getValue:&p];

Answer 2

我建议您坚持使用NSValue 路线，但如果您确实希望在您的 NSArray（以及 Cocoa 中的其他集合对象）中存储普通的 'ol struct 数据类型，您可以这样做——尽管是间接的，使用 Core Foundation 和 toll-free bridging。

CFArrayRef（及其可变对应物CFMutableArrayRef）在创建数组对象时为开发人员提供了更大的灵活性。见指定初始化器的第四个参数：

CFArrayRef CFArrayCreate (
    CFAllocatorRef allocator,
    const void **values,
    CFIndex numValues,
    const CFArrayCallBacks *callBacks
);

这允许您请求 CFArrayRef 对象使用 Core Foundation 的内存管理例程，根本不使用，甚至您自己的内存管理例程。

强制性示例：

// One would pass &kCFTypeArrayCallBacks (in lieu of NULL) if using CF types.
CFMutableArrayRef arrayRef = CFArrayCreateMutable(kCFAllocatorDefault, 0, NULL);
NSMutableArray *array = (NSMutableArray *)arrayRef;

struct {int member;} myStruct = {.member = 42};
// Casting to "id" to avoid compiler warning
[array addObject:(id)&myStruct];

// Hurray!
struct {int member;} *mySameStruct = [array objectAtIndex:0];

上面的例子完全忽略了内存管理方面的问题。结构myStruct 在堆栈上创建，因此在函数结束时被销毁——数组将包含一个指向不再存在的对象的指针。您可以通过使用自己的内存管理例程来解决这个问题 - 因此为什么会向您提供该选项 - 但是您必须进行引用计数、分配内存、解除分配等艰苦的工作。

我不会推荐这个解决方案，但会保留它以防其他人感兴趣。 :-)

---

此处演示了使用在堆上分配的结构（代替堆栈）：

typedef struct {
    float w, x, y, z;
} Megapoint;

// One would pass &kCFTypeArrayCallBacks (in lieu of NULL) if using CF types.
CFMutableArrayRef arrayRef = CFArrayCreateMutable(kCFAllocatorDefault, 0, NULL);
NSMutableArray *array = (NSMutableArray *)arrayRef;

Megapoint *myPoint = malloc(sizeof(Megapoint);
myPoint->w = 42.0f;
// set ivars as desired..

// Casting to "id" to avoid compiler warning
[array addObject:(id)myPoint];

// Hurray!
Megapoint *mySamePoint = [array objectAtIndex:0];

Answer 3

一个类似的添加c结构的方法是存储指针，然后取消引用指针；

typedef struct BSTNode
{
    int data;
    struct BSTNode *leftNode;
    struct BSTNode *rightNode;
}BSTNode;

BSTNode *rootNode;

//declaring a NSMutableArray
@property(nonatomic)NSMutableArray *queues;

//storing the pointer in the array
[self.queues addObject:[NSValue value:&rootNode withObjCType:@encode(BSTNode*)]];

//getting the value
BSTNode *frontNode =[[self.queues objectAtIndex:0] pointerValue];

Answer 4

如果你觉得书呆子，或者真的有很多类要创建：动态构造一个 objc 类有时很有用（参考：class_addIvar）。这样，您可以从任意类型创建任意 objc 类。您可以逐个字段指定，或者只传递结构的信息（但这实际上是在复制 NSData）。有时有用，但对大多数读者来说可能更像是一个“有趣的事实”。

我将如何在这里应用它？

您可以调用 class_addIvar 并将 Megapoint 实例变量添加到新类，或者您可以在运行时合成 Megapoint 类的 objc 变体（例如，Megapoint 的每个字段的实例变量）。

前者相当于编译好的objc类：

@interface MONMegapoint { Megapoint megapoint; } @end

后者相当于编译好的objc类：

@interface MONMegapoint { float w,x,y,z; } @end

添加 ivars 后，您可以添加/合成方法。

要在接收端读取存储的值，请使用您的合成方法，object_getInstanceVariable 或 valueForKey:（通常会将这些标量实例变量转换为 NSNumber 或 NSValue 表示形式）。

顺便说一句：您收到的所有答案都是有用的，根据上下文/场景，有些答案更好/更差/无效。关于内存、速度、易于维护、易于传输或存档等方面的特定需求将决定哪种方案最适合给定情况……但没有在各个方面都理想的“完美”解决方案。没有“将 c-struct 放入 NSArray 的最佳方法”，只有“针对特定场景、案例或一组要求将 c-struct 放入 NSArray 的最佳方法” -- 您必须指定。

此外，NSArray 是一个针对指针大小（或更小）类型的通常可重用的数组接口，但由于许多原因，还有其他容器更适合 c-structs（std::vector 是 c-structs 的典型选择)。

Answer 5

如果您要跨多个 abis/架构共享此数据，最好使用穷人的 objc 序列化程序：

Megapoint mpt = /* ... */;
NSMutableDictionary * d = [NSMutableDictionary new];
assert(d);

/* optional, for your runtime/deserialization sanity-checks */
[d setValue:@"Megapoint" forKey:@"Type-Identifier"];

[d setValue:[NSNumber numberWithFloat:mpt.w] forKey:@"w"];
[d setValue:[NSNumber numberWithFloat:mpt.x] forKey:@"x"];
[d setValue:[NSNumber numberWithFloat:mpt.y] forKey:@"y"];
[d setValue:[NSNumber numberWithFloat:mpt.z] forKey:@"z"];

NSArray *a = [NSArray arrayWithObject:d];
[d release], d = 0;
/* ... */

...特别是如果结构可以随时间变化（或通过目标平台）。它不如其他选项快，但在某些情况下（您没有指定为重要或不重要）不太可能中断。

如果序列化的表示不退出进程，那么任意结构的大小/顺序/对齐方式不应该改变，并且有更简单和更快的选项。

在任何一种情况下，您都已经添加了一个引用计数的对象（与 NSData、NSValue 相比），所以...在许多情况下，创建一个包含 Megapoint 的 objc 类是正确的答案。

Answer 6

我建议您将 std::vector 或 std::list 用于 C/C++ 类型，因为首先它比 NSArray 快，其次如果速度不够，您总是可以的为 STL 容器创建您自己的分配器并使它们更快。所有现代移动游戏、物理和音频引擎都使用 STL 容器来存储内部数据。只是因为他们真的很快。

如果它不适合你——关于 NSValue 的人给出了很好的答案——我认为这是最可以接受的。

Answer 7

您可以将它们作为 c 结构数组放入 NSData 或 NSMutableData 中，而不是尝试将 c 结构放入 NSArray。要访问它们，您需要这样做

const struct MyStruct    * theStruct = (const struct MyStruct*)[myData bytes];
int                      value = theStruct[2].integerNumber;

或者设置然后

struct MyStruct    * theStruct = (struct MyStruct*)[myData mutableBytes];
theStruct[2].integerNumber = 10;

Answer 8

虽然使用 NSValue 可以很好地将结构存储为 Obj-C 对象，但您不能使用 NSArchiver/NSKeyedArchiver 对包含结构的 NSValue 进行编码。相反，您必须对单个结构成员进行编码...

见Apple's Archives and Serializations Programming Guide > Structures and Bit Fields

Answer 9

对于您的结构，您可以添加 attribute objc_boxable 并使用 @() 语法将您的结构放入 NSValue 实例中，而无需调用 valueWithBytes:objCType:：

typedef struct __attribute__((objc_boxable)) _Megapoint {
    float   w,x,y,z;
} Megapoint;

NSMutableArray<NSValue*>* points = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:10];
for (int i = 0; i < 10; i+= 1) {
    Megapoint mp1 = {i + 1.0, i + 2.0, i + 3.0, i + 4.0};
    [points addObject:@(mp1)];//@(mp1) creates NSValue*
}

Megapoint unarchivedPoint;
[[points lastObject] getValue:&unarchivedPoint];
//or
// [[points lastObject] getValue:&unarchivedPoint size:sizeof(Megapoint)];

Answer 10

除了使用NSArray之外，还有另一个容器NSPointerArray用于指针类型：

Megapoint point = ...;
NSPointerArray *arr = [NSPointerArray weakObjectsPointerArray];

[arr addPointer:&point];

for (NSUInteger i = 0; i < arr.count; i++) {
    Megapoint *ppoint = [arr pointerAtIndex:i];
    NSLog(@"%p", ppoint);
}

保留对象的内存需要您自担风险。

Answer 11

Obj C 对象只是一个添加了一些元素的 C 结构。因此，只需创建一个自定义类，您将拥有 NSArray 所需的 C 结构类型。任何没有 NSObject 包含在其 C 结构中的额外内容的 C 结构都将无法被 NSArray 消化。

使用 NSData 作为包装器可能只存储结构的副本而不是原始结构，如果这对您有影响的话。

Answer 12

您可以使用 C-Structures 以外的 NSObject 类来存储信息。您可以轻松地将 NSObject 存储到 NSArray 中。