用c/c++混合编程方式为ios/android实现一个自绘日期选择控件(一)

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前言

章节:

1、需求描述以及c/c++实现日期和月历的基本操作

2、ios实现自绘日期选择控件

3、android实现自绘日期选择控件

目的:

通过一个相对复杂的自定义自绘控件来分享:

1、ios以及android自定义自绘控件的开发流程

2、objc与c/c++混合编程

3、android ndk的环境配置，android studio ndk的编译模式，swig在android ndk开发中的作用

一、需求描述以及c/c++实现日期和月历的基本操作

1、需求描述:

                             

图1  某个月的日历外观                                                                                                               图2  日期区间选中状态

1) 该日期选择控件主要用于日期过滤查询，一般用于近n年的数据查询。

2) 假设你点击某个按钮弹出该日期选择控件时，自动定位到当前月，例如本月是4月，则4月份显示在屏幕最下方。

3) 当你手指向上滑动时，向前n个月滚动（月份例如:4-3-2-1），手指向下滑动时，向后n个月滚动（月份例如:1-2-3-4）。

4) 日期区分为可选择区或不可选择区（图1），当你第一次点击可选的日期，该日期会被选中(蓝色)。

5) 当你第二次点击可选的日期，则会形成一个选区(图2),该选区会跳过所有不可选的日期。

2、为什么使用c/c++：

1) 历史原因：该控件是两年前为某个项目实现的，当时没有移动开发经验，因此最初技术预研时选择了跨平台的cocos2d-x来开发，并为其实现了该控件.但是cocos2d-x存在一些bug，并且其基于游戏开发模式，不停的循环绘制，cpu占用高，耗电量大。如果要用cocos2d-x开发一般的app的话，需要为其加入脏区局部刷新的功能，这样改动量太大。在研究cocos2d-x时，其所见即所得的cocostudio需要使用swig将c/c++代码wrap成c#供其进行平台调用。当时觉得swig真是强大无比，可以自动wrap为c#,java,python,lua,js....等进行相互调用。

2) ios端objc可以非常容易的与c/c++进行相互调用，而android ndk+swig也可以大大减轻c/c++代码在android端的实现和调用难度(具体我们在第三部分中可以体会到)。这样我们就能够重用为cocos2d-x所写的c/c++代码。

3) 基于java的android程序，非常容易进行反编译，因此使用c/c++编译成.so后，都是二进制代码。因此如果对运行速度或代码安全性有比较高的要求的话，可以使用c/c++进行实现，由android java jni进行调用。

4) 还有一个重要原因就是想深入了解一下android ndk以及swig的开发方式。

3、为什么选择自定义自绘控件方式:

    不管是android还是ios，自定义控件的实现基本上有三种方式:

1) 利用androidStudio或xcode interfaceBuilder中的容器控件以及其他控件组合拼装而成，自定义控件不需要继承自View或子类。你可以进行一些事件的编写就可以完成很多需求。

2) 继承自View或子类，再用现有的控件组合拼装而成。

3) 继承自View或子类，所有该自定义View的显示效果由我们来绘制出来。

这里我们采取第三种方式。相对来说，这种方式内存消耗要小很多，并且速度上也有一定优势吧。要知道每个月都是需要42个cell表示日期，并且加上年月和星期这些区块，都用View组合而成，内存也不算小。不管是ios还是android，每个View的成员变量都不少。而使用自绘控件，只要一个View就解决了。至少内存使用上可以减少40多个View的使用，对吧?

4、c/c++实现细节:

　　1) android中的一些适配结构和函数:

因为使用了ios内置的例如CGRect，CGPoint，CGSize等c语言结构，而android ndk中没有这些结构，因此对于android来说，需要实现这些结构以及在整个程序中用到的一些函数。c/c++中要做到这些，可以使用宏来判断和切换当前的环境，具体见代码:

 /*
 blf: 使用ios中的一些基础数据结构，android中需要移植过来
      ios的话，请将下面 #define ANDROID_NDK_IMP这句代码注释掉
 */
 #define ANDROID_NDK_IMP
 #ifdef ANDROID_NDK_IMP
 typedef struct _CGPoint {
     float x;
     float y;
 }CGPoint;

 /* Sizes. */
 typedef struct _CGSize {
     float width;
     float height;
 }CGSize;

 /* Rectangles. */
 typedef struct _CGRect {
     CGPoint origin;
     CGSize size;
 }CGRect;
 #endif

 /*
 blf: 使用ios中的一些基础数据结构，android中需要移植过来
      下面是实现代码
 */
 #ifdef ANDROID_NDK_IMP
 static float GetRectMaxX(CGRect rc) { return rc.origin.x + rc.size.width;  }
 static float GetRectMaxY(CGRect rc) { return rc.origin.y + rc.size.height; }
 static bool CGRectContainsPoint(CGRect rc, CGPoint pt)
 {
    return(pt.x >= rc.origin.x) && (pt.x <= GetRectMaxX(rc)) && (pt.y >= rc.origin.y) && (pt.y <= GetRectMaxY(rc));
 }
 #endif

　　2) 日期操作函数:

　　  这些函数都和日期操作相关，具体请参考代码，注释应该比较清楚的。

 /*
 blf: 函数参数都是以指针方式传入(java或c#中就为传引用,swig将指针会转换为类对象，所有类对象在java和c#中都是传引用的.
      c#支持struct，是值类型

     c#还支持参数的ref和out方式，可以将值类型以传引用方式输出到参数中，相当于c中的指针

     经验之谈:除非在c/c++中你使用shared_ptr等智能指针，否则千万不要在函数或成员方法中malloc或new一个新对象然后return出来。
     比较好的方式还是通过参数传指针或引用方式来返回更新的数据。
 */
 void date_set(SDate* ret,int year,int month,int day)
 {
    assert(ret);
    ret->year = year;
    ret->month = month;
    ret->day = day;
 }

 /*
 blf: 获取当前的年月日
 */
 void date_get_now(SDate* ret)
 {
    assert(ret);

    //time()此函数会返回从公元 1970 年1 月1 日的UTC 时间从0 时0 分0 秒算起到现在所经过的秒数。
    //记住:是秒数，而不是毫秒数(很多语言返回的是毫秒数，crt中是以秒为单位的)
    //如果t 并非空指针的话，此函数也会将返回值存到t指针所指的内存
    time_t t;
    time(&t);

    //转换到当前系统的本地时间
    struct tm* timeInfo;
    timeInfo = localtime(&t);

    //tm结构中的年份是从1900开始到今天的年数，因此需要加上1900
    ret->year  =  timeInfo->tm_year + ;

    //月份是 0 base的，我们按照1-12的方式来计算，因此加1
    ret->month =  timeInfo->tm_mon + ;

    ret->day   =  timeInfo->tm_mday;
 }

 /*
 blf: 是否相等
 */
 bool date_is_equal(const SDate* left,const SDate* right)
 {
    assert(left&&right);
    return (left->year == right->year &&
            left->month == right->month &&
            left->day == right->day);
 }

 /*
 blf: 计算两个年份之间的月数
 */
 int date_get_month_count_from_year_range(int startYear,int endYear)
 {
    int diff = endYear - startYear + ;
    return diff * ;
 }

 /*
 blf: 将一维的数据表示映射成二维表示(年和月)
      startYear表示起始年，例如 2010年
      idx表示相对2010年开始的月份偏移量

      我们会在下面和后面代码中看到/ 和 %的多次使用
      可以理解为，将一维数据映射成二维行列表示的数据时，都可以使用这种方式

      下面这个函数用于月历区间选择控件，例如你有个数据库查询需求，可以查询
      当前年月日----五年前的年1月1号之间的数据，此时在UITabelView或ListView时，就需要
      调用本函数来显示年月信息等
 */
 void date_map_index_to_year_month(SDate* to,int startYear,int idx)
 {
    assert(to);

    //每年有12个月，idx/12你可以看成每12个月进一位，加上startYear基准值，就可以获得当前年份
    to->year = startYear + idx / ;

    //每年有12个月，idx%12你可以看成【0-11】之间循环，加1是因为我们的SDate结构是1-12表示的
    to->month = idx %  + ;

    //至于day，这里为-1,我们在map中忽略该值，可以设置任意值
    to->day = -;
 }

 /*
 blf: 下面函数来源于linux实现，计算从某个时间点（年月日时分秒)到1970年0时0分0秒的时间差
 参考url: http://blog.csdn.net/axx1611/article/details/1792827
 */
 long mymktime (unsigned int year, unsigned int mon,
                       unsigned int day, unsigned int hour,
                       unsigned int min, unsigned int sec)
 {
    if ( >= (int) (mon -= )) {    /* 1..12 -> 11,12,1..10 */
       mon += ;      /* Puts Feb last since it has leap day */
       year -= ;
    }

    return (((
                     (long) (year/ - year/ + year/ + *mon/ + day) +
                     year* -
             )* + hour /* now have hours */
            )* + min /* now have minutes */
           )* + sec; /* finally seconds */
 }

 /*
 blf: 下面函数一共实现了三个版本

      第一版: 不知道是我对c的mktime用法错误还是有bug(理论上不可能，因为ios和android中都存在问题)
              同一个时间点，例如2016年1月1日0时0分1秒与1970年1月1日0时0分0秒的时间差不一样。

      第二版: 使用ios自身的 NSCalendar对象计算时间差，这个计算是正确的，但是只能用在ios中

      第三版: http://blog.csdn.net/axx1611/article/details/1792827中的算法，来自于linux源码，ios/android中运行的很好

      为什么不用time_t而是使用long呢?
      这是因为android中使用swig将c/c++ 代码转换成java jni封装的函数时，time_t被封装成了对象。
      因为java不认识c的typedef结构，Swig将其转换为SWITGYPT_p_XXXXX类型的包装(经典的装箱/拆箱，每次操作都要进行装箱拆箱，很麻烦).
      time_t只是64位整型的typedef而已，因此转换为long后，经Swig转换后，对应为java的整型，这样操作起来比较简单

 */

 long date_get_time_t(const SDate* d)
 {
     assert(d);

     /*
      1、第一版
     struct tm date;
     //crt函数中year是基于1900年的偏移，因此要减去1900
     date.tm_year = d->year - 1900;

     //crt函数中月份是[0-11]表示的，我们使用[1-12]表示，因此要减去1
     date.tm_mon = d->month - 1;

     date.tm_mday = d->day;
     date.tm_hour = 0;
     date.tm_min = 0;
     date.tm_sec = 1;
     time_t seconds = mktime(&date);

     return (long)seconds;
     */

     /*
      2、第二版 ios NSCalendar对象计算时间差
      NSDateComponents *components = [[NSDateComponents alloc] init];

      [components setDay:d->day]; // Monday
      [components setMonth:d->month]; // May
      [components setYear:d->year];

      NSCalendar *gregorian = [[NSCalendar alloc] initWithCalendarIdentifier:NSGregorianCalendar];

      NSDate *date = [gregorian dateFromComponents:components];

      return (time_t) [date timeIntervalSince1970];
      */

      /*
      3、网上Linux版本
      */
      return mymktime(d->year,d->month,d->day,,,);
 }

 /*
 blf: 根据delta计算月份，返回值存储在date结构中
      例如：当前年月为2015年1月份，delta为2，则返回2014年11月
 */
 void date_get_prev_month(SDate* date, int delta)
 {
    assert(date);

    if((date->month - delta) < )
    {
       //条件: 假设为2015年1月,delta = 2
       //因为: 1-2 = -1 < 1
       //所以: 年数 = 2015 - 1 = 2014 月份 = 12 + 1 - 2 = 11
       date->year--;
       date->month =  + date->month - delta;
    }
    else
       date->month = date->month - delta;
 }

 /*
 blf: 根据delta计算出月份，返回值存储在date结构中
      例如：当前年月为2015年11月份，delta为2，则返回2016年1月
 */
 void date_get_next_month(SDate* date, int delta)
 {
    assert(date);
    if((date->month + delta) > )
    {
       //条件: 假设为2015年11月,delta = 2
       //因为: 11 + 2 = 13 > 12
       //所以: 年数 = 2015 + 1 = 2016 月份 = 11 + 2 - 12 = 1
       date->year++;
       date->month = date->month + delta - ;
    }
    else
       date->month = date->month + delta;
 }

 /*
 blf: 根据输入年份，判断是否是闰年
      固定算法：判断闰年的方法是该年能被4整除并且不能被100整除，或者是可以被400整除
 */
 int date_get_leap(int year)
 {
    if(((year %  == ) && (year % ) != ) || (year %  == ))
       return ;
    return ;
 }

 /*
 blf: 辅助函数，用于计算某年某月的某天是星期几
 */
 int date_get_days(const SDate* date)
 {
    assert(date);
    int day_table[] = {,,,,,,,,,,,,};
    int i = , total = ;
    for(i = ; i < date->month; i++)
       total += day_table[i];
    return total + date->day + date_get_leap(date->year);
 }

 /*
 blf: 用于计算某年某月的某天是星期几，调用上面函数
      这些算法比较固定，具体原理也不需要太了解，因为我也不清楚。
 */
 int date_get_week(const SDate* date)
 {
    assert(date);
    return ((date->year -  + (date->year - ) /  - (date->year - ) /  +
             (date->year - ) /  + date_get_days(date) )% );
 }

 /*
 blf: 用于计算某个月的天数
 */
 int date_get_month_of_day(int year, int month)
 {
    switch(month)
    {
       case :
       case :
       case :
       case :
       case :
       case :
       case : return ;
       case :
       case :
       case :
       case : return ;
    }
    //blf:2月比较特别，要进行闰年判断
    return  + date_get_leap(year);
 }

　　3) 月历操作函数:

 typedef struct _calendar
 {
     CGSize  size; //大小尺寸
     SDate   date; //该月历代表的年月

     float   yearMonthSectionHeight; //年月区块的高度
     float   weekSectionHegiht;      //星期区块的高度

     //blf:计算出来的结果，第三方不要设置这些变量
     float daySectionHeight;  //已知size.height以及yearMonthSectionHeight和weekSectionHegiht，就能计算出日期区块的高度

     int   dayBeginIdx; //1号的偏移索引，具体描述参考实现代码
     int   dayCount;    //当前月份一共多少天

 }SCalendar;

 /*
  blf: calendar dayBeginIdx 和 dayCount图示

    0   1   2   3   4   5   6       week section
  ---------------------------
  |   |   |   |   |   |   | 1 |     rowIdx = 0
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |     rowIdx = 1
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 9 | 10| 11| 12| 13| 14| 15|     rowIdx = 2
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 16| 17| 18| 19| 20| 21| 22|     rowIdx = 3
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 23| 24| 24| 25| 26| 27| 28|     rowIdx = 4
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 30| 31|   |   |   |   |   |     rowIdx = 5
  ---------------------------

  */

 void calendar_set_year_month(SCalendar* calendar,int year,int month)
 {
    assert(calendar);
    //if(calendar->date.year != year || calendar->date.month != month)
    {
       calendar->date.year = year;
       calendar->date.month = month;
       //每个day设置为1号
       calendar->date.day = ;

       //blf:
       //参考上面图示，dayBeginIdx获得的是某个月1号相对日期区块中的索引，例如本例中1号索引为6
       //而dayCount表示当前月的天数
       //这样通过偏移与长度，我们可以很容易进行某些重要操作
       //例如在碰撞检测某个cell是否被点中时，可以跳过没有日期的cell
       //在绘图时检测某个cell是否找范围之外，如果之外就用灰色现实等等
       //通过偏移量和count，进行范围判断
       calendar->dayBeginIdx = date_get_week(&calendar->date);
       calendar->dayCount = date_get_month_of_day(calendar->date.year, calendar->date.month);
    }

 }

 void calendar_get_year_month(SCalendar* calendar,int* year,int* month)
 {
    assert(calendar);
    if(year)
       *year = calendar->date.year;
    if(month)
       *month = calendar->date.month;
 }

 /*
  blf: 初始化一个月历结构，填充所有成员变量的数据
 */
 void calendar_init(SCalendar* calendar,CGSize ownerSize,float yearMonthHeight,float weekHeight)
 {
    assert(calendar && calendar);

    //memset(calendar, 0, sizeof(SCalendar));

    calendar->size = ownerSize;
    calendar->yearMonthSectionHeight = yearMonthHeight;
    calendar->weekSectionHegiht = weekHeight;
    //blf:daySectionHeight是计算出来的
    calendar->daySectionHeight = ownerSize.height - yearMonthHeight - weekHeight;
    //blf:错误检测，简单期间，全部使用assert在debug时候进行中断
    assert(calendar->daySectionHeight > );

    //blf:初始化时显示本地当前的年月日
    //date_get_now(&calendar->date);

    calendar_set_year_month(calendar, calendar->date.year, calendar->date.month);
 }

 /*
  blf: 计算出年月区块的rect
 */
 void calendar_get_year_month_section_rect(const SCalendar* calendar,CGRect* rect)
 {
    assert(rect);
    memset(rect,,sizeof(CGRect));
    rect->size.width = calendar->size.width;
    rect->size.height = calendar->yearMonthSectionHeight;
 }

 /*
  blf: 计算出星期区块的rect
 */
 void calendar_get_week_section_rect(const SCalendar* calendar,CGRect* rect)
 {
    assert(rect);
    memset(rect,,sizeof(CGRect));
    rect->origin.y = calendar->yearMonthSectionHeight;
    rect->size.width = calendar->size.width;
    rect->size.height = calendar->weekSectionHegiht;
 }

 /*
  blf: 计算出年日期区块的rect
 */
 void calendar_get_day_section_rect(const SCalendar* calendar,CGRect* rect)
 {
    assert(calendar && rect);
    memset(rect,,sizeof(CGRect));
    rect->origin.y = calendar->yearMonthSectionHeight + calendar->weekSectionHegiht;
    rect->size.width = calendar->size.width;
    rect->size.height = calendar->daySectionHeight;
 }

 /*
 blf: 上面计算出来的是三大整体的区块(section)
      下面计算出来的都是某个大区快中的子区(cell)
 */

 /*
  blf:
  获取星期区块中每个索引指向的子区rect位置与尺寸
  输出数据在rect参数中
  ---------------------------
  | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
  ---------------------------
  idx = 0时表示星期日
  用于绘图
  */

 void calendar_get_week_cell_rect(const SCalendar* calendar,CGRect* rect,int idx)
 {
    assert(calendar && rect && idx >=  && idx < );
    //获取星期区块
    calendar_get_week_section_rect(calendar, rect);
    //计算出cell的宽度
    float cellWidth = rect->size.width / 7.0F;
    //计算出x偏移量
    rect->origin.x = cellWidth * idx;
    rect->size.width = cellWidth;
 }

 /*
  blf:
  获取日期区块中行列索引指向的子区rect位置与尺寸
  ---------------------------
  | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |     rowIdx = 0
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |     rowIdx = 1
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |     rowIdx = 2
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |     rowIdx = 3
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |     rowIdx = 4
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |     rowIdx = 5
  ---------------------------

  一个月总是在28-－31天之间，由于星期要缩进，因此6行7列足够解决由于星期缩进引起的显示不全问题
  用于绘图以及碰撞检测,共计42个单元格

  以二维方式获取日期区块中索引指向的子区的rect位置与尺寸
  */

 void calendar_get_day_cell_rect(const SCalendar* calendar,CGRect* rect,int rowIdx,int columIdx)
 {
    assert(calendar && rect && rowIdx >=  && rowIdx <  && columIdx >=  && columIdx <  );
    float cellWidth = calendar->size.width / 7.0F;
    float cellHeight = calendar->daySectionHeight / 6.0F;
    rect->origin.x = cellWidth  * columIdx;
    rect->origin.y = cellHeight * rowIdx;
    rect->size.width  = cellWidth;
    rect->size.height = cellHeight;
 }

 /*
  blf:
  以一维方式方式获取日期区块中索引指向的子区的rect位置与尺寸
  */
 void calendar_get_day_cell_rect_by_index(const SCalendar* calendar,CGRect* rect,int idx)
 {
    assert(calendar && rect && idx >=  && idx < );
    // （/ 和 %）符号的应用，用于计算出行列索引号
    int rowIdx   = (idx / );
    int columIdx = (idx % );
    calendar_get_day_cell_rect(calendar, rect, rowIdx, columIdx);

 }

 /*
  blf:
  检测touchPoint是否点击在日期区块的某一个cell中
  如果检测到有cell被点中，返回索引
  否则返回－1

    0   1   2   3   4   5   6       week section
  ---------------------------
  |   |   |   |   |   |   | 1 |     rowIdx = 0
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |     rowIdx = 1
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 9 | 10| 11| 12| 13| 14| 15|     rowIdx = 2
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 16| 17| 18| 19| 20| 21| 22|     rowIdx = 3
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 23| 24| 24| 25| 26| 27| 28|     rowIdx = 4
  ---------------------------
  ---------------------------
  | 30| 31|   |   |   |   |   |     rowIdx = 5
  ---------------------------
 注意: 参数localPt是相对于你所继承的View的左上角[0,0]的偏移量，是定义在View空间坐标系的
  */
 int calendar_get_hitted_day_cell_index(const SCalendar* calendar, CGPoint localPt)
 {
    //优化1: 如果一个点不在日期区块中，那么肯定没点中，立即返回
    CGRect daySec;
    calendar_get_day_section_rect(calendar, &daySec);

    if(!CGRectContainsPoint(daySec,localPt))
       return -;

    localPt.y -= daySec.origin.y;

    //触摸点肯定会会点中日期区块中的某个cell

    //优化2: 避免使用循环6*7次遍历整个cell，检测是否一点在该cell中,通过下面算法，可以立刻获得当前点所在的cell行列索引号

    float cellWidth  =   daySec.size.width  / 7.0F;
    float cellHeight =   daySec.size.height / 6.0F;
    int   columIdx   =   localPt.x / cellWidth;
    int   rowIdx     =   localPt.y / cellHeight;

    //检测当前被点中的cell是否允许被选中，具体原理请参考
    //函数void calendar_set_year_month(SCalendar* calendar,int year,int month)的注释

    int idx  =  rowIdx *  + columIdx;
    if(idx < calendar->dayBeginIdx || idx > calendar->dayBeginIdx  + calendar->dayCount - )
       return -;

    //到此说明肯定有点中的cell,返回该cell的索引号
    return idx;
 }

第一部分完毕，下一篇我们关注ios的实现。