解决 NSInteger <-> NSNumber 问题

Question

我编写了一个大型的社交网络iPhone应用程序，遇到的最大问题之一是NSInteger（以及所有其他NS非对象类型）不是一等公民。这个问题源于它们显然没有表示nil值的方法。

这导致了两个主要问题：

1. 在存储和从集合中检索数据时，需要花费大量的开销并且难以理解，因为需要将其转换为和从NSNumber。
2. 无法表示空值。通常我想能够表示“未设置”的值。

解决方法之一是始终使用NSNumber，但这会变得极其混乱。在用户模型对象中，我将有大约20个不同的NSNumbers，并且没有简单的方法来告诉每个数字是浮点数，整数，布尔值等等。

因此，以下是我对潜在解决方案的思考以及它们的优缺点。 我并不是真的对它们中的任何一个都非常满意，因此我想征求反馈和/或此问题的替代解决方案。

1. 继续使用NSInteger类型，只使用NSIntegerMax来表示nil。
   PRO - 内存开销小
   PRO - 类型清晰
   CON - NSIntegerMax并不真正表示 nil。 如果程序员不小心或不知道这个约定，无效值可能会泄漏到显示层。
   CON - 无法在集合中存储它们，需要进行转换。
   
   
2. 使用NSNumber，并使用匈牙利命名法指定类型（例如NSNumber fHeight，NSNumber iAge）
   PRO - 一等公民
   PRO - 解决了nil问题
   CON - 内存开销增加
   CON - 失去编译器类型检查
   CON - 匈牙利命名法存在争议
   
   
3. 编写自己的一等原始对象类型（类似于Javahttp://developer.android.com/reference/java/lang/Integer.html）
   PRO - 一等公民
   PRO - 解决了nil问题
   PRO - 保持编译器类型检查
   PRO - 对象将比NSNumber更简单。 内部存储将特定于数据类型。
   CON - 内存开销增加
   CON - 牺牲了一定的代码可移植性和兼容性
   

寻找支持其中一种技术（或者如果你有其他的选择也行）的有力论据。

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更新

我已经开始了一个开源项目 (Apache 2.0)，我会在有时间的时候将我们内部的一些类放进去。目前它包括了一些常见本地数据类型 (BOOL、CGFloat、NSInteger、NSUInteger) 的对象包装器。我们之所以选择这样做，是因为它将这些数据类型升级为严格类型的一等公民。也许你不同意这种方法，但它对我们很有效，如果你愿意，可以随意使用它。

我正在添加其他我们发现有用的类，包括一个磁盘支持的LRU缓存、一个“Pair”对象、一个低内存释放池等等。

享受吧！github - Zoosk/ZSFoundation

- DougW

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这对我来说听起来像是社区维基 :) - Blitz

如果你想让数字成为 Objective-C 中的一流公民，请在 http://bugreport.apple.com 上提出一个功能请求。它会被标记为重复，但是重复越多越好（因为它会不断提醒语言开发人员，人们需要某些功能）。 - Dave DeLong

@DougW，你打算在ZSFloat中添加compare: withPrecision吗？ - Stephen Furlani

@Stephen - 当然，不错的想法 - 我已将其添加到跟踪问题中。我真的徘徊在是否要编写一个浮点类。但如果我要这样做，我想我应该引导人们远离反模式。 - DougW

@DougW，有标准吗？ISO公约？您可以将其设置为类属性、编译定义或其他内容。 - Stephen Furlani

@Stephen - 短答案？不行。长答案？绝对误差完全取决于所使用的数字。以下是一些有关此主题的相关材料链接 - (http://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00128124/en/) - (http://www.cygnus-software.com/papers/comparingfloats/comparingfloats.htm) - (http://en.wikipedia.org/wiki/Machine_epsilon) - DougW

Answer 1

表示 nil 这个概念的最常见约定是使用 NSNotFound 值作为 NSInteger。实际上，这与 NSIntegerMax 相等，但对于读者来说更加明显，这是一个哨兵值，表示缺少数字。在 Cocoa 中有许多这样的用例。其中一个常见用例是作为 -rangeOfString: 等方法返回值中的 NSRange 的位置字段。

- Lily Ballard

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嘿，是的，我同意，但说到底这只是一种约定，并不一定安全。例如，我们遇到过许多错误，比如用户的身高可能会意外地显示为NSIntegerMax，因为编写显示层逻辑的程序员并不了解这个约定。 - DougW

听起来你需要教育一下你的程序员。一个人永远不应该对正在使用的值做出盲目的假设。 - Lily Ballard

好的，这不是教育问题，而是知识传播问题。一些NSIntegers可能使用这种约定，而另一些则可能不使用。那CGFloats呢？如果没有更好的解决方案很快被发布，我会标记这个答案，因为可能没有更好的解决方案。 - DougW

如果你的程序员不知道有哨兵值存在，那么你使用的特定值并不会有太大区别。Cocoa几乎专门使用NSNotFound作为它的NSInteger/NSUInteger哨兵值。至于CGFloat，哨兵值在那里并不常见，但你可以使用NaN，但如果你这样做，你应该非常小心地处理它。例如，在iOS 4.2中，将CALayer的中心/边界组件设置为NaN会触发异常。 - Lily Ballard

完全就是我的观点。使用 nil，没有人需要“意识到”任何事情-它由架构而非约定所指示。如果我给你一个我的代码库，你怎么知道我用了什么约定？你会查阅我的文档以获取每个属性的信息，并相信我在每个地方都正确地记录了吗？我会接受这个因为没有更好的本地解决方案，但是在一个建立在故障安全消息传递和零值周围的语言中，这种模式在我看来是一场灾难。 - DougW

这个答案过于简化问题的微妙之处，仅关注于NSInteger约定。然而，Kevin后来的评论确实暗示了提供其他类型处理的其他方法。在任何面向对象的语言中（特别是Ruby），抽象的数字类都是一个棘手的妥协。 - ctpenrose

Answer 2

你可以试试这个吗？

#define numberWithFloat(float f) \
  [NSNumber numberWithFloat:f]
#define floatFromNumber(NSNumber *n) \
  [n floatValue]

以下是我的原始答案：

另外一个关于NSNumber的事情是，你不需要检索你所设置的内容。

例如：

NSNumber *myInt = [NSNumber numberWithInteger:100];
float myFloat = [myInt floatValue];

这是完全有效的。NSNumber的优点在于它允许您“弱类型”原始数据类型，使用compare:、isEqualTo:和stringValue进行简单的显示。

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[编辑]

用户@Dave DeLong表示，在没有太多工作的情况下，子类化NSNumber是一个坏主意。由于它是一个类簇(意味着NSNumber是很多子类的抽象超类)，如果您对其进行子类化，则必须声明自己的存储。不建议这样做，感谢Dave指出这一点。

- Stephen Furlani

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这个想法需要更多的工作才能实现。NSNumber是类簇的一部分，文档中有关于你需要做的更多信息。 - Dave DeLong

@Dave，是的，我刚刚检查了一下。不过我不知道它是什么意思。有关类簇的内容吗？ - Stephen Furlani

@Stephen 类簇的文档定义 - Dave DeLong

@Stephen - 我不确定在这种情况下宏定义是否真的比仅使用NSNumbers更有优势。仍然存在关于给定变量应表示哪种类型数字的歧义。是的，我不会尝试子类化NSNumber。我可能更愿意创建自己的类（例如ZSInteger），它们是NSValue的同级或子级，而不是NSNumber。 - DougW

@Dave - 是的，我只是想知道它是否是类类型本身固有的东西，还是意味着如果你要搞乱了任何东西，你就必须搞乱所有东西。在这种情况下，我什么都不会动。不过我想我可能会自己编写一个类簇。 - DougW

Answer 3

作为替代方案，还有NSDecimal结构体用于表示数字类型。 NSDecimal（及其Objective-C类版本NSDecimalNumber）允许您表示真正的小数并避免浮点错误，因此它往往建议用于处理货币等事物。

NSDecimal结构体可以表示数字以及不是数字状态（潜在的nil替换）。 您可以使用NSDecimalIsNotANumber（）查询NSDecimal是否不是数字，并借助NSDecimalNumber生成不是数字值。

NSDecimals比NSDecimalNumbers {{link2:更快地处理} }，而且结构体不会带来与对象相同类型的内存管理问题。

然而，没有简单的方法将值转换为NSDecimal形式，而不使用临时的NSDecimalNumber。此外，许多适用于简单浮点数的数学函数（例如三角函数操作）尚不适用于NSDecimal。我想编写自己的函数以增加一些这些功能，但是它们需要访问结构体的内部字段。苹果使用下划线标记这些字段为私有，但它们存在于头文件中，我猜它们不太可能在将来发生变化。

更新：Dave DeLong编写了一系列函数，用于执行NSDecimal三角函数、根和其他操作。我对此进行了微调，以提供高达34位小数精度，并且可以在此处下载这些函数的代码here。请注意，这种精度会以性能为代价，但是这些函数应该适用于相当少量的计算。

- Brad Larson

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如果您为NSDecimal编写自己的三角函数，我很想了解一下！ - Dave DeLong

有趣，我以前没有使用过NSDecimal。不确定它是否解决了我的问题，但感谢您指出它。 - DougW

NSDecimalNumber是NSNumber的一个子类。 - JeremyP

@JeremyP - 正确，但我想指出NSDecimal结构体，这是另一种非对象数值类型。诚然，在处理它时，您必须在某个时候接触NSDecimalNumber，但在某些情况下，NSDecimal可能具有优势。 - Brad Larson

Answer 4

我不明白为什么，如果你将东西存储为NSNumber，你需要关心它是什么类型。NSNumber会选择一个适当的内部表示，然后根据你要求的值的格式进行任何必要的转换。

如果你无法从变量的名称中确定适当的类型，那么你需要选择更好的名称。例如：

numberOfChildren = [NSNumber numberWithFloat: 2.5];

这很明显是愚蠢的。

对于货币值，我强烈建议使用NSDecimalNumber（它是NSNumber的子类），但定义了基于十进制的算术运算，因此您不必担心浮点舍入问题。

- JeremyP

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谢谢你的回答Jeremy。我认为如果你查一下关于匈牙利命名法的争议，你会发现很多反对使用明确变量类型的命名约定的论点。当然，numberOfChildren是显而易见的，但是"heightInInches"呢？它是整数还是允许小数英寸？即使有良好的命名，也存在许多情况下允许值范围不清晰的情况。我关心的原因是因为我想在整个堆栈中明确表达signed vs unsigned和int vs float等内容。 - DougW

我想补充一下，有许多弱类型甚至无类型的编程语言，这是完全合理的方法。但是，C和Obj C旨在具有强类型，有很多原因不要打破这种结构。所以我并不是说你不能按自己的方式做，我只是更喜欢坚持强类型的领域。这导致了另一个完全不同的争论，所以对于我的特定问题，我想坚持使用强类型。 - DougW