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 bridgePointerBridge 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:

- (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:

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!

本文由 SwiftGG 翻译组翻译,已经获得作者翻译授权,最新文章请访问 http://swift.gg

文章目录
  1. 1. 在 Swift 中读 C 指针
  2. 2. 在 Swift 中创建 C 指针
  3. 3. 总结