使用本地c/c++提高iOS性能 之三

Struct結構體

c沒有面向對象編程的概念。因此爲了建立一個複雜的數據結構（不是基本數據類型和數組），你必須使用結構體。在某些Objective-C代碼中，你可能甚至常常看到結構體被使用，這樣作是爲了節省內存。

例如，CGPoint，CGRect，和CGSize都是結構體。蘋果開發者把他們做爲結構體是由於在iPhone中構建views的時候要頻繁的使用到。你能夠在Objective-C中使用結構體。

struct point {  

   int x;

   int y;

};

struct point add_point(struct point p1, struct point p2) {

   p1.x += p2.x;
   p1.y += p2.y;
   return p1;

}

若是你要傳遞一個大的結構體數據給函數，你應該考慮傳遞結構體指針，這樣可以避免拷貝整個結構體（由於是值傳遞）。在其餘一般狀況下你會看到結構體指針。

struct point origin;
struct point *porigin;
porigin = &origin;
printf("origin is (%d, %d) \n" , (*porigin).x , (*porigin ).y );

動態內存分配

和Objective-C比較，c中的內存管理有一些相同點和不一樣點。在c中，你能夠create和allocate內存給對象；若是你爲一個對象分配了內存，你不要手動的deallocate/free這個對象，釋放內存。在Objective-C的autorelease或Autorelease Pool中，沒有這樣的概念。

爲了對c中的內存管理有一個很好的理解，你必須記住4個重要的函數，如表格9-1

• malloc：你能夠申請一個指定大小的內存快，而後返回一個void類型的指針。你能夠把這個指針轉換成你指定的類型，如：

       my_ptr = (cast_type *)malloc(number_of_bytes); // General format
       my_ptr = (int *)malloc (100 * sizeof(int)); // allocate a pointer of integer with size

       //of 100 integer

• calloc：它一般用來申請多個內存塊，每一個塊的大小相同，而後把他們全部字節都設置爲0

       my_ptr = (cast_type *)calloc(number_of_elements, size_of_element); // General format

       my_ptr = (int *)calloc (100, sizeof(int)); // allocate a pointer of integer with size

       // of 100 integer

• free：這個內存管理機制相似於Objective-C：你分配的內存，你須要釋放它。你能夠在c中使用free進行釋放。

  
  

       free(my_ptr);

• realloc：有時候你爲對象或數組分配的內存不夠，所以你須要改變內存的大小，經過realloc能夠用實現。

  
  

       realloc(my_ptr, 200 * sizeof(int));

注意：你不能再一次使用函數 malloc/calloc，由於將會擦除你指針指向的內存中存儲的數據。

Linked List 例子

是時候從理論中走出來，而後開始寫代碼了。你將用你學到的知識來解決用鏈表存儲數據的問題。已經在第5章學習了用Ogjective--C來實現。如今，你將學會如何用c寫一個鏈表，在不少狀況下，會有更高的性能。

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

struct Node {
   int  number;
   struct Node *next;

};

爲了獲得一個鏈表，你須要一個結構體引用自身。節點結構體內部須要有一個link來指向下一個結構體節點。在c中，你能夠在頭文件或實現文件中聲明方法接口。

void append_node(struct Node *list, int num);

void display_list(struct Node *list);

int main(void) {

   struct Node *list;

   list = (struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));list->number = 0;
   list->next = NULL;

   append_node(list, 1);

   append_node(list, 5);append_node(list, 3);

   display_list(list);

   // delete a list here. free(list) will not work

   return(0);

}

void delete_list(struct Node *list) {

   // do it as your exercise

}

void display_list(struct Node *list) {
   // loop over the list to print the value out.while(list->next != NULL) {

   printf("%d ", list->number);

   list = list->next;}

   printf("%d", list->number);

}

void append_node(struct Node *list, int num) {

// go into the end of the list

while(list->next != NULL)

   list = list->next;

   // set the next property for the last Node object.

   list->next = (struct Node *)malloc(sizeof(struct Node));

   list->next->number = num;
   list->next->next = NULL;

}

你能夠看到，由於你的鏈表沒有固定大小，你老是要使用malloc來分配新的元素。在用完鏈表以後，你要刪除它。你須要記住內存管理規則：對於每次調用malloc或calloc，你須要調用free函數；不然，會有內存泄露。像在代碼中的警告註釋，簡單的調用free(list)會致使一些內存泄露。我將delete_list的實現做爲一個練習留給你來作。

函數指針

在c中，函數不是一個變量，可是你能夠定義一個指針指向它，就像定義指針指向一個整數或結構體。你能夠把這些指針放到一個數組中，而後把這些函數指針做爲參數傳遞給其餘函數。這個和Objective-C中的selector是相似的。

接下來你會看到一個簡單的例子，在快速排序算法中實現了一個比較方法。qsort是c中的一個內置函數，可以獲得一個函數指針，而後使用快速排序算法對數組進行排序。

這是qsort的接口：

void qsort (void *array, int number_of_elements, int size_of_element, int (* comparator)

(const void *, const void *) );

你須要一個比較函數，它接收兩個指針，返回一個整數表示什麼值更大。

int compare (const void * a, const void * b) {

       return ( *(int*)a - *(int*)b );

}

而後你能夠把它做爲參數傳遞給qsort函數。

int main () {

   int values[] = { 40, 10, 100, 90, 20, 25 };
   qsort (values, 6, sizeof(int), compare); // pass in the compare function here.return 0;

}

Bitwise Operators位操做符

位操做運算比加法和減法稍快一些，比乘法和除法快不少。你也許會在一些庫中看到使用位操做符，尤爲是用比較老的微處理器寫的。

瞭解位操做符可以幫助你操做位，在密集型計算中獲得更好的性能。只有幾個位操做符合移位操做符須要記住：NOT, AND, OR, XOR, left shfit，和right shift。

• NOT   邏輯非，0變1，1變0.

  NOT     0111 = 1 000

• AND 邏輯與，只要有一個爲0，結果就是0；不然爲1

  0 1 0 1

  0 0 1 1

AND

      0 0 0 1

• OR  邏輯或，只要有一個爲1，結果就是1；不然爲 0

  
  

       0 0 1 0

       1 0 0 0

OR

       1 0 1 0

• XOR 邏輯異或，相同爲0，不一樣爲1

  
  

       0 1 0 1

       0 0 1 1

XOR

       0 1 1 0

使用這些位操做符，你可以很是快的改變bit值。若是你不常用位操做的話，這看起來會很是的奇怪。我會在Objective-c中給你一個說明。這裏有一個使用了位操做的Cocoa Touch Framework中的應用，假設你已經對NSCalendar很是熟悉了。

在一個NSCalendar中，你能夠基於一個輸入參數獲得一個指定日期的日期組件列表。例如，若是你想要一個NSDataComponent對象，它包含了你想要的日期組件，你可使用下面的源代碼：

NSUInteger unitFlags = NSYearCalendarUnit | NSMonthCalendarUnit | NSDayCalendarUnit;

NSDateComponents *dateComponents = [calendar components:unitFlags

fromDate:startDatetoDate:endDate

options:0];

當方法[calendar components:fromDate:toDate:options] 使用unitFlag被調用時，會檢查調用者須要什麼樣的日期組件，而後會返回一個確切的組件類型。這樣讀寫代碼都是很是方便的，只須要使用OR操做符。

在方法[calendar components:fromDate:toDate:options] 中，會使用 AND 操做符檢查unitFlag的值。

BOOL hasYear = (unitFlags & NSYearCalendarUnit) != 0;

BOOL hasMonth = (unitFlags & NSMonthCalendarUnit) != 0;

BOOL hasWeek = (unitFlags & NSWeeCalendarUnit) != 0;
...

如今，我詳細解釋一下內部發生了什麼以及是如何工做的。首先，每一個flag（NSYearCalendarUnit, NSMonthCalendarUnit，等等 ）被賦予了一個惟一的二進制值，用這樣的格式來表示：0100，1000。

當你在這三個flags上進行OR操做時，你會獲得相似1011這樣的值。你把這個值傳遞給方法

[calendar components:fromDate:toDate:options] 。在這個方法的內部，它會將存儲在內部的每個flag作AND操做。

1011 & 0100 = 0100there is a NSYearCalendarUnit.

1011 & 1000 = 1000 there is a NSMonthCalendarUnit

相比其餘普通的方法（要麼傳遞不少參數，要麼使用一個很大的枚舉，或者須要一個很大的循環來檢查數據），使用這種方法將會提高你應用程序的性能。

• 位的移動：當你要乘或除一個2的倍數時，你能夠對位進行左移或右移。例如，若是你要乘或除2，4，6，8，16......，你能夠考慮使用位的移動，比直接使用乘法或除法性能高不少。你只能在整數上

  進行位的移動。

  
  

有兩個移位操做符：左移和右移。整數是以二進制的形式存儲的，例如0000 0110（十進制是6）。

• 左移：把左邊的位移出去，右邊用0補充。若是你左移了n位，至關於乘了2的n次方。    

  0000 0110 << 1  = 0000 1100 (十進制12)

• 右移：把右邊的位移出去，左邊用c補充。若是你右移了n位，至關於除了2的n次方。

  0000 0110 >> 1  = 0000 0011(十進制3)