Objective-C 中 NSNumber 完整指南：基本類型封裝與集合存儲

前言

在 Objective-C 中，集合類別（NSArray、NSDictionary、NSSet）只能儲存物件（id 類型），無法直接存放 int、float、BOOL 等基本資料類型。NSNumber 正是為了解決這一問題而設計的不可變值物件封裝類別。本文整理了 NSNumber 的完整介面、建構方法與實際應用場景。

一、NSNumber 類別介面總覽

NSNumber 繼承自 NSValue，提供豐富的數值型別封裝與轉換功能：

1. 數值取得方法（Getter）

- (char)charValue;
- (unsigned char)unsignedCharValue;
- (short)shortValue;
- (unsigned short)unsignedShortValue;
- (int)intValue;
- (unsigned int)unsignedIntValue;
- (long)longValue;
- (unsigned long)unsignedLongValue;
- (long long)longLongValue;
- (unsigned long long)unsignedLongLongValue;
- (float)floatValue;
- (double)doubleValue;
- (BOOL)boolValue;
- (NSInteger)integerValue;        // NS_AVAILABLE(10_5, 2_0)
- (NSUInteger)unsignedIntegerValue; // NS_AVAILABLE(10_5, 2_0)
- (NSString *)stringValue;        // 取得字串表示

2. 比較與判斷

- (NSComparisonResult)compare:(NSNumber *)otherNumber;
- (BOOL)isEqualToNumber:(NSNumber *)number;

3. 格式化輸出

- (NSString *)descriptionWithLocale:(id)locale;

二、建構與工廠方法

分為實例方法（initWith...）與類別方法（numberWith...），涵蓋所有常見基本類型：

實例初始化方法

- (id)initWithChar:(char)value;
- (id)initWithUnsignedChar:(unsigned char)value;
- (id)initWithShort:(short)value;
- (id)initWithUnsignedShort:(unsigned short)value;
- (id)initWithInt:(int)value;
- (id)initWithUnsignedInt:(unsigned int)value;
- (id)initWithLong:(long)value;
- (id)initWithUnsignedLong:(unsigned long)value;
- (id)initWithLongLong:(long long)value;
- (id)initWithUnsignedLongLong:(unsigned long long)value;
- (id)initWithFloat:(float)value;
- (id)initWithDouble:(double)value;
- (id)initWithBool:(BOOL)value;
- (id)initWithInteger:(NSInteger)value;       // NS_AVAILABLE(10_5, 2_0)
- (id)initWithUnsignedInteger:(NSUInteger)value; // NS_AVAILABLE(10_5, 2_0)

類別工廠方法（推薦，自動管理記憶體）

+ (NSNumber *)numberWithChar:(char)value;
+ (NSNumber *)numberWithUnsignedChar:(unsigned char)value;
+ (NSNumber *)numberWithShort:(short)value;
+ (NSNumber *)numberWithUnsignedShort:(unsigned short)value;
+ (NSNumber *)numberWithInt:(int)value;
+ (NSNumber *)numberWithUnsignedInt:(unsigned int)value;
+ (NSNumber *)numberWithLong:(long)value;
+ (NSNumber *)numberWithUnsignedLong:(unsigned long)value;
+ (NSNumber *)numberWithLongLong:(long long)value;
+ (NSNumber *)numberWithUnsignedLongLong:(unsigned long long)value;
+ (NSNumber *)numberWithFloat:(float)value;
+ (NSNumber *)numberWithDouble:(double)value;
+ (NSNumber *)numberWithBool:(BOOL)value;
+ (NSNumber *)numberWithInteger:(NSInteger)value;       // NS_AVAILABLE(10_5, 2_0)
+ (NSNumber *)numberWithUnsignedInteger:(NSUInteger)value; // NS_AVAILABLE(10_5, 2_0)

三、實戰應用範例

1. 將基本類型存入陣列

NSArray *numbers = @[
    @42,                       // NSNumberLiteral (Clang 3.1+)
    [NSNumber numberWithInt:100],
    [NSNumber numberWithDouble:3.14159],
    [NSNumber numberWithBool:YES]
];

for (NSNumber *num in numbers) {
    NSLog(@"Value: %@, Int: %ld, Double: %f", num, num.longValue, num.doubleValue);
}

2. 字典鍵值儲存

NSDictionary *userInfo = @{
    @"age": @25,
    @"score": @98.5,
    @"isVip": @YES
};

NSInteger age = [userInfo[@"age"] integerValue];
BOOL isVip = [userInfo[@"isVip"] boolValue];

3. 數值比較與排序

NSNumber *a = @10;
NSNumber *b = @20;
NSComparisonResult result = [a compare:b]; // NSOrderedAscending

NSArray *scores = @[@85, @92, @78, @96];
NSArray *sorted = [scores sortedArrayUsingSelector:@selector(compare:)];
// sorted: @78, @85, @92, @96

四、進階特性與注意事項

• 不可變性： NSNumber 物件一旦建立即不可修改，所有「修改」操作實際上會產生新實例。
• 標記指標優化： 64 位元環境下，小整數（通常 -1 ~ 12 或更大範圍）直接儲存在指標中（Tagged Pointer），不佔用堆疊記憶體，極大提升效能。
• 類型轉換安全： 取值時請匹配原始儲存類型，如以 int 存入卻用 doubleValue 取出可能導致精度誤解；建議統一使用 numberWith... 工廠方法配合 integerValue/doubleValue。
• 現代語法糖： Xcode 4.4+ 支援 @42、@3.14、@YES 字面量語法，等同於對應的 numberWith... 呼叫，程式碼更簡潔。

五、總結

NSNumber 是 Objective-C 基本類型與物件體系之間的橋樑，掌握其完整介面與現代寫法（字面量、標記指標），能讓集合操作、數值計算、資料序列化更加高效安全。實際開發中，優先使用 @(...) 字面量語法與工廠方法，善用 compare: 進行排序比較，並注意 64 位元環境下的標記指標優化特性。