[Objective-C语言教程]数组（14）

Objective-C编程语言提供了一种叫作数组的数据结构，它可以存储相同类型的固定大小顺序元素的集合。数组用于存储数据集合，但将数组视为相同类型的变量集合通常更有用。

可以声明一个数组变量(例如numbers)并使用numbers[0]，numbers[1]和...，numbers[99]来表示单个变量，例如：number0，number1，...和number99，而不是声明单个变量。 使用索引来访问数组中的特定元素。

所有数组都包含连续的内存位置。 最低地址对应于第一个元素，最高地址对应于最后一个元素。

1. 声明数组

在Objective-C中声明一个数组，程序员需要指定元素的类型和数组所需的元素数量，如下所示 -

type arrayName [ arraySize ];

这称为一维数组。 arraySize必须是大于零的整数常量，type可以是任何有效的Objective-C数据类型。 例如，要声明一个名称为balance的double类型的10元素数组，请使用此语句 -

double balance[10];

现在，balance是一个变量数组，最多可容纳10个double类型。

2. 初始化数组

可以逐个初始化Objective-C中的数组，也可以使用单个语句，如下所示 -

double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};

大括号{}之间的值的数量不能大于在方括号[]之间为数组声明的元素的数量。以下是分配数组的单个元素的示例 -

如果省略数组的大小，则会创建一个足以容纳初始化的数组。 因此，如果这样写 -

double balance[] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};

这将创建与上一示例中完全相同的数组。

balance[4] = 50.0;

上面的语句将数组中的第5元素赋值为50.0。 具有第四个索引的数组它拥有5个元素，因为所有数组都将0作为第一个元素的索引，也称为基本索引。 以下是上面讨论的相同数组的图形表示 -

3. 访问数组元素

通过索引数组名称来访问元素。通过将元素的索引放在数组名称后面的方括号中来完成的。 例如 -

double salary = balance[9];

上面的语句将从数组中取出第10个元素，并将值赋给salary变量。 以下是一个例子，它将使用上述所有三个概念，即数组声明，分配和访问数组 -

#import <Foundation/Foundation.h>

int main () {
   int n[ 10 ];   /* n 是10个整数的数组 */
   int i,j;

   /* 从 n 到 0 初始化数组的值 */         
   for ( i = 0; i < 10; i++ ) {
      n[ i ] = i + 100;    /* 从i 至 i + 100 设置数组元素的值  */
   }

   /* 输出每个数组元素的值 */
   for (j = 0; j < 10; j++ ) {
      NSLog(@"Element[%d] = %d
", j, n[j] );
   }

   return 0;
}

执行上面示例代码，得到以下结果：

2018-11-15 02:52:00.725 main[97171] Element[0] = 100
2018-11-15 02:52:00.727 main[97171] Element[1] = 101
2018-11-15 02:52:00.727 main[97171] Element[2] = 102
2018-11-15 02:52:00.727 main[97171] Element[3] = 103
2018-11-15 02:52:00.728 main[97171] Element[4] = 104
2018-11-15 02:52:00.728 main[97171] Element[5] = 105
2018-11-15 02:52:00.728 main[97171] Element[6] = 106
2018-11-15 02:52:00.728 main[97171] Element[7] = 107
2018-11-15 02:52:00.728 main[97171] Element[8] = 108
2018-11-15 02:52:00.728 main[97171] Element[9] = 109

4. Objective-C数组详细介绍

数组对Objective-C很重要，需要更多细节。 以下几个与数组相关的重要概念应该对Objective-C程序员清楚 -

编号	概念	描述
1	多维数组	Objective-C支持多维数组，多维数组的最简单形式是二维数组。
2	将数组传递给函数	通过指定不带索引的数组名称来向函数传递指向数组的指针。
3	从函数返回数组	Objective-C允许函数返回一个数组。
4	指向数组的指针	只需指定数组名称即可生成指向数组第一个元素的指针，而无需任何索引。

4.1 多维数组

Objective-C编程语言允许多维数组，下面是多维数组声明的一般形式 -

type name[size1][size2]...[sizeN];

例如，以下声明创建一个三维：5,10,4整数数组 -

int threedim[5][10][4];

4.11 二维数组

多维数组的最简单形式是二维数组。 实质上，二维数组是一维数组的列表。 要声明一个大小为x，y的二维整数数组，可以参考如下代码 -

type arrayName [ x ][ y ];

其中，type可以是任何有效的Objective-C数据类型，arrayName是有效的Objective-C标识符。可将二维数组视为一个表格，其中包含x行和y列。包含3行4列的二维数组a，如下所示 -

因此，数组a中的每个元素都由a[i][j]形式的元素名称标识，其中a是数组的名称，i和j是唯一标识数组a中每个元素的下标。

4.12. 初始化二维数组

通过为每行指定括号值来初始化多维数组。以下是一个包含3行的数组，每行有4列。

int a[3][4] = {  
   {0, 1, 2, 3} ,   /*  第0行索引的初始值设定项  */
   {4, 5, 6, 7} ,   /*  第1行索引的初始值设定项  */
   {8, 9, 10, 11}   /*  第2行索引的初始值设定项  */
};

指示预期行的嵌套大括号是可选的。 以下初始化数组等同于前面的示例 -

int a[3][4] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11};

4.13 访问二维数组元素

通过使用下标(即，数组的行索引和列索引)来访问二维数组中的元素。 例如 -

int val = a[2][3];

上面的语句将从数组的第3行获取第4个元素。可以在上图中验证它，阅读下面的程序，使用嵌套循环来处理(访问)二维数组 -

#import <Foundation/Foundation.h>

int main () {

   /* 定义一个 5行 2 列的二维数组 */
   int a[5][2] = { {0,0}, {1,2}, {2,4}, {3,6},{4,8}};
   int i, j;

   /* 输出每个元素的值 */
   for ( i = 0; i < 5; i++ ) {
      for ( j = 0; j < 2; j++ ) {
         NSLog(@"a[%d][%d] = %d
", i,j, a[i][j] );
      }
   }

   return 0;
}

执行上面示例代码，得到以下结果：

2018-11-15 03:19:28.766 main[119405] a[0][0] = 0
2018-11-15 03:19:28.768 main[119405] a[0][1] = 0
2018-11-15 03:19:28.768 main[119405] a[1][0] = 1
2018-11-15 03:19:28.768 main[119405] a[1][1] = 2
2018-11-15 03:19:28.768 main[119405] a[2][0] = 2
2018-11-15 03:19:28.768 main[119405] a[2][1] = 4
2018-11-15 03:19:28.768 main[119405] a[3][0] = 3
2018-11-15 03:19:28.768 main[119405] a[3][1] = 6
2018-11-15 03:19:28.768 main[119405] a[4][0] = 4
2018-11-15 03:19:28.768 main[119405] a[4][1] = 8

如上所述，可以拥有任意数量的数组，但创建的大多数数组一般都是一维或二维。

4.2 将数组传递给函数

如果要将一维数组作为参数传递给函数，则必须以下列三种方式之一声明函数形式参数，并且所有三种声明方法都会产生类似的结果，因为每个都告诉编译器接受一个整数指针。类似地，可以将多维数组作为形式参数传递。

方式-1

使用指针形式参数如下(在下一章学习指针的用法)。

- (void) myFunction(int *) param {
.
.
.
}

方式-2

使用大小数组的形式参数如下 -

- (void) myFunction(int [10] )param {
.
.
.
}

方式-3

形式参数作为未指定大小数组如下 -

-(void) myFunction: (int []) param {
.
.
.

示例

现在，考虑以下函数，它将数组作为参数与另一个参数一起使用，并根据传递的参数，它将返回通过数组传递的数值的平均值，如下所示 -

-(double) getAverage:(int []) arr andSize:(int) size {
   int    i;
   double avg;
   double sum;

   for (i = 0; i < size; ++i) {
      sum += arr[i];
   }

   avg = sum / size;
   return avg;
}

现在，将上述函数调用如下 -

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface SampleClass:NSObject

/* 函数声明 */
-(double) getAverage:(int []) arr andSize:(int) size;

@end

@implementation SampleClass

-(double) getAverage:(int []) arr andSize:(int) size {
   int    i;
   double avg;
   double sum =0;

   for (i = 0; i < size; ++i) {
      sum += arr[i];
   }

   avg = sum / size;
   return avg;
}

@end
int main () {

   /* 一个拥有 5 个元素的数组 */
   int balance[5] = {1000, 2, 3, 17, 50};
   double avg;

   SampleClass *sampleClass = [[SampleClass alloc]init];
   /* 将指针传递给数组作为参数 */
   avg = [sampleClass getAverage:balance andSize: 5] ;

   /* 输出返回值 */
   NSLog( @"Average value is: %f ", avg );

   return 0;
}

执行上面示例代码，得到以下结果：

2018-11-15 03:28:08.265 main[86840] Average value is: 214.400000

如上所见，就函数而言，数组的长度无关紧要，因为Objective-C不对形式参数执行边界检查。

4.3 从函数返回数组

Objective-C编程语言不允许将整个数组作为参数返回给函数。 但是，可以通过指定不带索引的数组名称来返回指向数组的指针。 我们将在下一节学习指针，读者可可以跳过本节，直到理解Objective-C中的指针概念，然后再返回学习本节内容。

如果要从函数返回一维数组，则必须声明一个返回指针的函数，如下例所示 -

int * myFunction() {
.
.
.
}

要注意的是Objective-C不主张将局部变量的地址返回到函数外部，因此必须将局部变量定义为静态变量。

现在，考虑以下函数，它将生成10个随机数，并将它们放入数组返回，调用此函数如下 -

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface SampleClass:NSObject
- (int *) getRandom;
@end

@implementation SampleClass

/* 用于生成和返回随机数的函数 */
- (int *) getRandom {
   static int  r[10];
   int i;

   /* 设置随机种子 */
   srand( (unsigned)time( NULL ) );
   for ( i = 0; i < 10; ++i) {
      r[i] = rand();
      NSLog( @"r[%d] = %d
", i, r[i]);
   }

   return r;
}

@end

/* 调用上面定义的函数的主函数 */
int main () {

   /* 一个指向int的指针 */
   int *p;
   int i;

   SampleClass *sampleClass = [[SampleClass alloc]init];
   p = [sampleClass getRandom];
   for ( i = 0; i < 10; i++ ) {
      NSLog( @"*(p + %d) : %d
", i, *(p + i));
   }

   return 0;
}

执行上面示例代码，得到以下结果：

2018-11-15 03:34:00.443 main[117032] r[0] = 932030458
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] r[1] = 1604274933
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] r[2] = 996406515
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] r[3] = 1073657342
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] r[4] = 1208715588
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] r[5] = 611149669
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] r[6] = 417647883
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] r[7] = 1140301536
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] r[8] = 95760175
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] r[9] = 2100150993
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] *(p + 0) : 932030458
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] *(p + 1) : 1604274933
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] *(p + 2) : 996406515
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] *(p + 3) : 1073657342
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] *(p + 4) : 1208715588
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] *(p + 5) : 611149669
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] *(p + 6) : 417647883
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] *(p + 7) : 1140301536
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] *(p + 8) : 95760175
2018-11-15 03:34:00.445 main[117032] *(p + 9) : 2100150993

4.4 指向数组的指针

在学习与Objective-C中的指针相关的章节之前，您理解本章很可能有点吃力。

因此，在学习本节之前，我们假设您对Objective-C编程语言中的指针有一点了解。数组名称是指向数组第一个元素的常量指针。 因此，在声明中 -

double balance[50];

balance是指向&balance [0]的指针，它是balance数组的第一个元素的地址。 因此，以下程序片段为p分配第一个balance元素的地址 -

double *p;
double balance[10];

p = balance;

将数组名称用作常量指针是合法的，反之亦然。 因此，*(balance + 4)是balance[4]访问数据的合法方式。

将第一个元素的地址存储在p中后，可以使用* p，*(p + 1)，*(p + 2)等访问数组元素。 以下是显示上述所有概念的示例 -

#import <Foundation/Foundation.h>

int main () {

   /* 一个拥有 5 个元素的数组 */
   double balance[5] = {1000.0, 2.0, 3.4, 17.0, 50.0};
   double *p;
   int i;

   p = balance;

   /* 输出数组中所有元素的值 */
   NSLog( @"Array values using pointer
");
   for ( i = 0; i < 5; i++ ) {
      NSLog(@"*(p + %d) : %f
",  i, *(p + i) );
   }

   NSLog(@"Array values using balance as address
");
   for ( i = 0; i < 5; i++ ) {
      NSLog(@"*(balance + %d) : %f
",  i, *(balance + i) );
   }

   return 0;
}

执行上面示例代码，得到以下结果：

2018-11-15 03:49:56.217 main[177516] Array values using pointer
2018-11-15 03:49:56.220 main[177516] *(p + 0) : 1000.000000
2018-11-15 03:49:56.220 main[177516] *(p + 1) : 2.000000
2018-11-15 03:49:56.220 main[177516] *(p + 2) : 3.400000
2018-11-15 03:49:56.220 main[177516] *(p + 3) : 17.000000
2018-11-15 03:49:56.220 main[177516] *(p + 4) : 50.000000
2018-11-15 03:49:56.220 main[177516] Array values using balance as address
2018-11-15 03:49:56.220 main[177516] *(balance + 0) : 1000.000000
2018-11-15 03:49:56.220 main[177516] *(balance + 1) : 2.000000
2018-11-15 03:49:56.220 main[177516] *(balance + 2) : 3.400000
2018-11-15 03:49:56.220 main[177516] *(balance + 3) : 17.000000
2018-11-15 03:49:56.220 main[177516] *(balance + 4) : 50.000000

在上面的例子中，p是一个指向double的指针，它可以存储double类型变量的地址。当在p中有地址，那么*p将给出在p中存储的地址可用的值，正如在上面的例子中所示的那样。