浅谈 Swift 2 中的 Objective-C 指针

2015-09-07 499

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作者：Jameson Quave，原文链接，原文日期：2015/08/23
译者：mmoaay；校对：numbbbbb；定稿：shanks

本文写于 2015 年 8 月 23 日，与 Xcode7 Beta 版和 Swift 2 兼容

在 Swift 中读 C 指针

下面这个 Objective-C 方法会返回一个 int 指针，或者说 C 术语里面的 (int *)：

@interface PointerBridge : NSObject {
    int count;
}
- (int *) getCountPtr;
@end

@implementation PointerBridge
- (instancetype) init {
    self = [super init];
    if(self) {
        count = 23;
    }
    return self;
}
- (int *) getCountPtr {
    return &count;
}
@end

上面的代码定义了一个 PointerBridge 类，它包含 getCountPtr 方法，这个方法返回一个值为 23 的 int 型内存地址。这个 Int 其实是 count 的实例，它在构造方法 init 中被赋值为 23 。

我把这段代码放在一个 Objective-C 的头文件中，然后把这个头文件 import 到我的桥接头文件（XXX-bridging-header.h）中，这样就可以在 Swift 中使用。然后我在 Swift 中创建一个名为 bridge 的 PointerBridge 实例，然后获得 getCountPtr() 方法的返回值…

let bridge = PointerBridge()
let theInt = bridge.getCountPtr()
print(theInt)
print(theInt.memory)

在 Xcode 中按住 Option 键点击 theInt 检查它的类型，你会发现他的 Swift 类型是 UnsafeMutablePointer<Int32>。这是指向 Int 型的指针，和 Int 型不一样，它仅仅是指向它的指针。

如果运行这个程序然后执行这段 Swift 代码，我们会发现 theInt 在命令行中输出类似 0x00007f8bdb508ef8 这样的内存地址，然后，然后我们会看到 memory 成员变量输出的值 23 。访问指针指向的内存通常返回其底层指向的对象，在这个例子中就是原来的 32 位 int（在 Swift 中就是 Int32）

现在让 Objective-C 类支持设置 count 的值。

@interface PointerBridge : NSObject {
    int count;
}
- (int *) getCountPtr;
- (void) setCount:(int)newCount;
@end

@implementation PointerBridge
- (instancetype) init {
    self = [super init];
    if(self) {
        count = 23;
    }
    return self;
}
- (int *) getCountPtr {
    return &count;
}
- (void) setCount:(int)newCount {
    count = newCount;
}
@end

我们可以调用 setCount() 方法来修改 count 的值。因为 theInt 是一个指针，所以通过 setCount 修改 count 也会更新 theInt.memory。别忘了内存地址是不会变的，变的是值。

也就是说，下面的代码会在命令行中打印数字 23，然后打印数字 1000。

let bridge = PointerBridge()
let theInt = bridge.getCountPtr()
print(theInt.memory) // 23
bridge.setCount(1000)
print(theInt.memory) // 1000

如果想避免每次都写 .memory，有一条捷径就是把.memory 赋值给一个变量：

let bridge = PointerBridge()
let theInt = bridge.getCountPtr()
let countVal = theInt.memory
print(countVal) // 23

就像之前一样，命令行会输出 23。然而，如果我们像之前那样调用 setCount() 方法修改 count 的值，问题出现了：

let bridge = PointerBridge()
let theInt = bridge.getCountPtr()
let countVal = theInt.memory
print(countVal) // 23

bridge.setCount(1000)
print(countVal) // 23

出现问题的原因是 countVal 是通过值（value）来赋值的。赋值的时候值（value）就是23，所以 countVal 有它自己的内存地址，这个地址永久地保存了 23 这个值，所以已经失去了指针的特性。 countVal 现在只是一个普通的 Int32 型。

在 Swift 中创建 C 指针

如果我们想要做和上面相反的事情呢？不是用 Int 型来给 count 赋值，而是传入一个指针呢？

我们假设在 Objective-C 的代码中有如下的一个方法：

1
2
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- (void) setCountPtr:(int *)newCountPtr {
    count = *newCountPtr;
}

这个方法很作，其实就是把 newCountPtr 重新赋值给 count，但在 Swift 开发中你确实会碰到这样一些需要传入指针的场景。用这么作的方式只是为了向你展示如何在 Swift 中创建指针类型，然后传入到 Objective-C 的方法中。

你可能会简单的认为只要使用一个类似 & 的引用操作符就可以传入 Int 值，就像你在 C 中所做的那样。在 Objective-C 中你可以这样写：

1 2	int mcount = 500; [self setCountPtr:&mcount];

这段代码可以成功地把 count 的值更新为 500。然而在 Swift 中，通过自动补全你会发现它更复杂（而且更冗长）。它需要传入一个UnsafeMutablePointer<Int32> 类型的 newCountPtr 变量。

我知道这个类型很恶心，而且它看起来确实很复杂。但是，事实上它相当简单，特别是在你了解 Obj-C 中的指针的情况下。如果要创建一个UnsafeMutablePointer<Int32> 类型的对象，我们只需要调用构造方法，这个构造方法唯一需要传入的参数就是指针的大小（你应该知道 C 的指针是不存储类型的，所以它也不会存储大小的信息）

let bridge = PointerBridge()
let theInt = bridge.getCountPtr()
print(theInt.memory) // 23

let newIntPtr = UnsafeMutablePointer<Int32>.alloc(1)
newIntPtr.memory = 100
bridge.setCountPtr(newIntPtr)

print(theInt.memory) // 100

唯一需要给 UnsafeMutablePointer<Int32> 构造方法传入的参数就是需要分配空间的对象的个数，所以我们传入 1 即可，因为我们只需要一个Int32 对象。然后，只需要把我们之前对 memory 所做的事情反过来，我们就可以为我们新建的指针赋值。最终，我们只需要简单滴把 newIntPtr 传入到 setCountrPtr 方法中，再把之前 theInt 指针的值打印出来，我们就会发现它的值已经被更新为 100。

总结

UnsafeMutablePointer<T> 类型的兄弟类型 UnsafePointer<T> 从根本上说只是 C 指针的一个抽象。你可以把它们看作 Swift 的可选类型，这样更容易理解。它们不是直接等于一个确切的值，而是在一个确切的值上面做了一层抽象。它们的类型是泛型，这样就可以允许其使用其他的值，而不单单是 Int32。比如你需要传入一个 Float 对象那么你可能需要 UnsafeMutablePointer<Float>。

重点是：你不是把一个 Int 强转为 UnsafeMutablePointer<Int>，因为指针不是简单地一个 Int 值。所以，如果需要创建一个新的对象，你需要调用构造方法 UnsafeMutablePointer<Int>(count: Int)。

在本文之后我们会继续深入研究函数指针的一些细节，然后学习如何利用这些特性的优势去更好地与 C 和 Objective-C 的 API 进行交互。一定要注册我们的 Newsletter ，这样你才不会错过这些精彩的内容！