在Swift中使用C語言的指針
Objective-C和C語言經常需要使用到指針。Swift中的數據類型由于良好的設計,使其可以和基于指針的C語言API無縫混用。同時 Swift也可以自動處理大多數將指針作為參數的情況。在這篇文章里,我們可以看到在Swift語言中如何將變量、數組、字符串當做C語言中的指針參數來 使用。
將輸入輸出參數作為指針參數
C 和 Objective-C 不支持多類型的返回值。所以 Cocoa API 就使用指針作為函數的輸入輸出參數,以用來傳遞多類型的數據。Swift允許使用指針參數進行類似 inout 參數的處理,所以你可以使用 & 語法將一個 var 變量的引用作為指針參數進行傳遞。比如說,UIColor的getRed(_:green:blue:alpha:) 方法,使用4個 CGFloat* 指針用來接收顏色的組成元素。我們可以使用 & 將這幾個顏色組成部分裝配在本地變量中。
- var r: CGFloat = 0, g: CGFloat = 0, b: CGFloat = 0, a: CGFloat = 0
- color.getRed(&r, green: &g, blue: &b, alpha: &a)
另外一個常見的情況出現在 Cocoa NSError 類的使用中。很多方法都使用一個 NSError** 參數來保存異常信息。比如說,我們可以通過 NSFileManager 類的 contentsOfDirectoryAtPath(_:error:) 方法,羅列出指定目錄中的信息,一旦出現疑似異常信息,就將其保存在 NSError? 類型的變量中。
- var maybeError: NSError?
- if let contents = NSFileManager.defaultManager()
- .contentsOfDirectoryAtPath("/usr/bin", error: &maybeError) {
- // Work with the directory contents
- } else if let error = maybeError {
- // Handle the error
- }
為安全起見,Swift 要求在使用 & 傳值時,變量必須是已經被初始化的。這是因為 Swift 無法知道也無法判斷在操作指針之前,該指針是否確實在內存有指向的地址。
將數組作為指針參數
在C語言中,指針與數組是水乳交融,糾纏不清的。那么為了在 Swift 中能無縫的使用C語言中基于數組的一些API,Swift 允許將 Array 作為指針參數。一個不可變數組的值可以作為一個 const 指針參數直接傳遞,可變數組可以使用 & 作為一個非 const 指針參數進行傳遞,就 inout 參數一樣。比如,我們使用 Accelerate 框架中的 vDSP_vadd 函數對數組 a 和數組 b 進行相加,將結果寫入 result 數組:
- import Accelerate
- let a: [Float] = [1, 2, 3, 4]
- let b: [Float] = [0.5, 0.25, 0.125, 0.0625]
- var result: [Float] = [0, 0, 0, 0]
- vDSP_vadd(a, 1, b, 1, &result, 1, 4)
- // result now contains [1.5, 2.25, 3.125, 4.0625]
將字符串作為指針參數
C語言中,傳遞字符串的主要方式是通過 const char* 指針。在Swift中,String 也可以被用作 const char* 指針,用它可以向函數傳遞空字符串或UTF-8編碼的字符串。比如,我們可以在標準的C語言和POSIX的庫函數中直接使用字符串作為參數傳遞:
- puts("Hello from libc")
- let fd = open("/tmp/scratch.txt", O_WRONLY|O_CREAT, 0o666)
- if fd < 0 {
- perror("could not open /tmp/scratch.txt")
- } else {
- let text = "Hello World"
- write(fd, text, strlen(text))
- close(fd)
- }
指針參數轉換的安全性
Swift一直在努力讓我們可以方便的、無縫的使用C語言中的指針,因為在Cocoa中已經使用的非常普遍了。雖然Swift是一個類型安全的 語言,對指針參數的轉換的安全性也有保障,但是相比Swift原生的其他代碼來說,還是存在著一定的不安全性。所以我們在使用時要格外小心。比如說:
1.如果調用者在指針返回之后保存了指針指向的對象,那么再去使用這個對象時是不安全的。這些被轉換的指針參數只能在調用過程中或者發送消息過 程中保證其有效性。即時你使用相同的變量、數組或者字符串作為多指針參數進行傳遞,你每次接收到的指針都是不同的。除非是全局或者靜態變量。你可以安全的 使用全局或靜態變量的指針的參數,比如KVO上下文參數。
2.當將數組或字符串作為指針參數傳遞時,Swift不會檢查其邊界值。在C語言中,數組和字符串的大小是不能增長的,所以當你將數組或字符串作為指針參數傳遞時,要確保它們有足夠的大小,或者適合當前場景的大小。
如果你使用的基于指針的API不在這篇指導內,或者你需要重寫接收指針參數的Cocoa方法,那么你可以直接使用Swift原始內存中的不安全的指針。我們會在以后的文章中介紹更多Swift的特性。
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