使用本地c/c++提高iOS性能 之三

Struct结构体

c没有面向对象编程的概念。因此为了建立一个复杂的数据结构（不是基本数据类型和数组），你必须使用结构体。在某些Objective-C代码中，你可能甚至常常看到结构体被使用，这样作是为了节省内存。

例如，CGPoint，CGRect，和CGSize都是结构体。苹果开发者把他们做为结构体是由于在iPhone中构建views的时候要频繁的使用到。你能够在Objective-C中使用结构体。

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;

}

若是你要传递一个大的结构体数据给函数，你应该考虑传递结构体指针，这样可以避免拷贝整个结构体（由于是值传递）。在其余一般状况下你会看到结构体指针。

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

动态内存分配

和Objective-C比较，c中的内存管理有一些相同点和不一样点。在c中，你能够create和allocate内存给对象；若是你为一个对象分配了内存，你不要手动的deallocate/free这个对象，释放内存。在Objective-C的autorelease或Autorelease Pool中，没有这样的概念。

为了对c中的内存管理有一个很好的理解，你必须记住4个重要的函数，如表格9-1

• malloc：你能够申请一个指定大小的内存快，而后返回一个void类型的指针。你能够把这个指针转换成你指定的类型，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：它一般用来申请多个内存块，每一个块的大小相同，而后把他们全部字节都设置为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：这个内存管理机制相似于Objective-C：你分配的内存，你须要释放它。你能够在c中使用free进行释放。

  
  

       free(my_ptr);

• realloc：有时候你为对象或数组分配的内存不够，所以你须要改变内存的大小，经过realloc能够用实现。

  
  

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

注意：你不能再一次使用函数 malloc/calloc，由于将会擦除你指针指向的内存中存储的数据。

Linked List 例子

是时候从理论中走出来，而后开始写代码了。你将用你学到的知识来解决用链表存储数据的问题。已经在第5章学习了用Ogjective--C来实现。如今，你将学会如何用c写一个链表，在不少状况下，会有更高的性能。

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

struct Node {
   int  number;
   struct Node *next;

};

为了获得一个链表，你须要一个结构体引用自身。节点结构体内部须要有一个link来指向下一个结构体节点。在c中，你能够在头文件或实现文件中声明方法接口。

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;

}

你能够看到，由于你的链表没有固定大小，你老是要使用malloc来分配新的元素。在用完链表以后，你要删除它。你须要记住内存管理规则：对于每次调用malloc或calloc，你须要调用free函数；不然，会有内存泄露。像在代码中的警告注释，简单的调用free(list)会致使一些内存泄露。我将delete_list的实现做为一个练习留给你来作。

函数指针

在c中，函数不是一个变量，可是你能够定义一个指针指向它，就像定义指针指向一个整数或结构体。你能够把这些指针放到一个数组中，而后把这些函数指针做为参数传递给其余函数。这个和Objective-C中的selector是相似的。

接下来你会看到一个简单的例子，在快速排序算法中实现了一个比较方法。qsort是c中的一个内置函数，可以获得一个函数指针，而后使用快速排序算法对数组进行排序。

这是qsort的接口：

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

(const void *, const void *) );

你须要一个比较函数，它接收两个指针，返回一个整数表示什么值更大。

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

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

}

而后你能够把它做为参数传递给qsort函数。

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

位操做运算比加法和减法稍快一些，比乘法和除法快不少。你也许会在一些库中看到使用位操做符，尤为是用比较老的微处理器写的。

了解位操做符可以帮助你操做位，在密集型计算中获得更好的性能。只有几个位操做符合移位操做符须要记住：NOT, AND, OR, XOR, left shfit，和right shift。

• NOT   逻辑非，0变1，1变0.

  NOT     0111 = 1 000

• AND 逻辑与，只要有一个为0，结果就是0；不然为1

  0 1 0 1

  0 0 1 1

AND

      0 0 0 1

• OR  逻辑或，只要有一个为1，结果就是1；不然为 0

  
  

       0 0 1 0

       1 0 0 0

OR

       1 0 1 0

• XOR 逻辑异或，相同为0，不一样为1

  
  

       0 1 0 1

       0 0 1 1

XOR

       0 1 1 0

使用这些位操做符，你可以很是快的改变bit值。若是你不常用位操做的话，这看起来会很是的奇怪。我会在Objective-c中给你一个说明。这里有一个使用了位操做的Cocoa Touch Framework中的应用，假设你已经对NSCalendar很是熟悉了。

在一个NSCalendar中，你能够基于一个输入参数获得一个指定日期的日期组件列表。例如，若是你想要一个NSDataComponent对象，它包含了你想要的日期组件，你可使用下面的源代码：

NSUInteger unitFlags = NSYearCalendarUnit | NSMonthCalendarUnit | NSDayCalendarUnit;

NSDateComponents *dateComponents = [calendar components:unitFlags

fromDate:startDatetoDate:endDate

options:0];

当方法[calendar components:fromDate:toDate:options] 使用unitFlag被调用时，会检查调用者须要什么样的日期组件，而后会返回一个确切的组件类型。这样读写代码都是很是方便的，只须要使用OR操做符。

在方法[calendar components:fromDate:toDate:options] 中，会使用 AND 操做符检查unitFlag的值。

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

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

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

如今，我详细解释一下内部发生了什么以及是如何工做的。首先，每一个flag（NSYearCalendarUnit, NSMonthCalendarUnit，等等 ）被赋予了一个惟一的二进制值，用这样的格式来表示：0100，1000。

当你在这三个flags上进行OR操做时，你会获得相似1011这样的值。你把这个值传递给方法

[calendar components:fromDate:toDate:options] 。在这个方法的内部，它会将存储在内部的每个flag作AND操做。

1011 & 0100 = 0100there is a NSYearCalendarUnit.

1011 & 1000 = 1000 there is a NSMonthCalendarUnit

相比其余普通的方法（要么传递不少参数，要么使用一个很大的枚举，或者须要一个很大的循环来检查数据），使用这种方法将会提高你应用程序的性能。

• 位的移动：当你要乘或除一个2的倍数时，你能够对位进行左移或右移。例如，若是你要乘或除2，4，6，8，16......，你能够考虑使用位的移动，比直接使用乘法或除法性能高不少。你只能在整数上

  进行位的移动。

  
  

有两个移位操做符：左移和右移。整数是以二进制的形式存储的，例如0000 0110（十进制是6）。

• 左移：把左边的位移出去，右边用0补充。若是你左移了n位，至关于乘了2的n次方。    

  0000 0110 << 1  = 0000 1100 (十进制12)

• 右移：把右边的位移出去，左边用c补充。若是你右移了n位，至关于除了2的n次方。

  0000 0110 >> 1  = 0000 0011(十进制3)