淺談 Objective-C 指針和 Swift2

該譯文獨家授權給SwiftGG

原文鏈接：Objective-C Pointers and Swift 2: A Simple Guide

原文日期：2015/08/23

譯者：mmoaay

校對：numbbbbb

定稿：shanksyang

本文寫於 2015 年 8 月 23 日，與 Xcode7 Beta 版和 Swift 2 兼容

在 Swift 中使用 Objective-C

在 Swift 中讀 C 指針

下面這個 Objective-C 方法會返回一個 int 指針，或者說 C 術語裏面的 (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

上面的代碼定義了一個 PointerBridge 類，它包含 getCountPtr 方法，這個方法返回一個值爲 23 的 int 型內存地址。 這個 Int 其實是 count 的實例，它在構造方法 init 中被賦值爲 23 。

我把這段代碼放在一個 Objective-C 的頭文件中，然後把這個頭文件 import 到我的橋接頭文件（XXX-bridging-header.h）中，這樣就可以在 Swift 中使用。然後我在 Swift 中創建一個名爲 bridge 的 PointerBridge 實例，然後獲得 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 鍵點擊 theInt 檢查它的類型，你會發現他的 Swift 類型是 UnsafeMutablePointer<Int32>。這是指向 Int 型的指針，和 Int 型不一樣，它僅僅是指向它的指針。

如果運行這個程序然後執行這段 Swift 代碼，我們會發現 theInt 在命令行中輸出類似 0x00007f8bdb508ef8 這樣的內存地址，然後，然後我們會看到 memory 成員變量輸出的值 23 。訪問指針指向的內存通常返回其底層指向的對象，在這個例子中就是原來的 32 位 int（在 Swift 中就是 Int32）

現在讓 Objective-C 類支持設置 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

我們可以調用 setCount() 方法來修改 count 的值。因爲 theInt 是一個指針，所以通過 setCount 修改 count 也會更新 theInt.memory。別忘了內存地址是不會變的，變的是值。

也就是說，下面的代碼會在命令行中打印數字 23， 然後打印數字 1000。

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

如果想避免每次都寫 .memory，有一條捷徑就是把.memory 賦值給一個變量：

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

就像之前一樣， 命令行會輸出 23。然而，如果我們像之前那樣調用 setCount() 方法修改 count 的值，問題出現了：

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

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

出現問題的原因是 countVal 是通過值（value）來賦值的。賦值的時候值（value）就是23，所以 countVal 有它自己的內存地址，這個地址永久地保存了 23 這個值，所以已經失去了指針的特性。 countVal 現在只是一個普通的 Int32 型。

在 Swift 中創建 C 指針

如果我們想要做和上面相反的事情呢？不是用 Int 型來給 count 賦值，而是傳入一個指針呢？

我們假設在 Objective-C 的代碼中有如下的一個方法：

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

這個方法很作，其實就是把 newCountPtr 重新賦值給 count，但在 Swift 開發中你確實會碰到這樣一些需要傳入指針的場景。用這麼作的方式只是爲了向你展示如何在 Swift 中創建指針類型，然後傳入到 Objective-C 的方法中。

你可能會簡單的認爲只要使用一個類似 & 的引用操作符就可以傳入 Int 值，就像你在 C 中所做的那樣。在 Objective-C 中你可以這樣寫：

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

這段代碼可以成功地把 count 的值更新爲 500。然而在 Swift 中，通過自動補全你會發現它更復雜（而且更冗長）。它需要傳入一個UnsafeMutablePointer<Int32> 類型的 newCountPtr 變量。

我知道這個類型很噁心，而且它看起來確實很複雜。但是，事實上它相當簡單，特別是在你瞭解 Obj-C 中的指針的情況下。如果要創建一個UnsafeMutablePointer<Int32> 類型的對象，我們只需要調用構造方法，這個構造方法唯一需要傳入的參數就是指針的大小（你應該知道 C 的指針是不存儲類型的，所以它也不會存儲大小的信息）

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

唯一需要給 UnsafeMutablePointer<Int32> 構造方法傳入的參數就是需要分配空間的對象的個數，所以我們傳入 1 即可，因爲我們只需要一個Int32 對象 。然後，只需要把我們之前對 memory 所做的事情反過來，我們就可以爲我們新建的指針賦值。最終，我們只需要簡單滴把 newIntPtr 傳入到 setCountrPtr 方法中，再把之前 theInt 指針的值打印出來，我們就會發現它的值已經被更新爲 100。

總結

UnsafeMutablePointer<T> 類型的兄弟類型 UnsafePointer<T> 從根本上說只是 C 指針的一個抽象。你可以把它們看作 Swift 的可選類型，這樣更容易理解。它們不是直接等於一個確切的值，而是在一個確切的值上面做了一層抽象。它們的類型是泛型，這樣就可以允許其使用其他的值，而不單單是 Int32。比如你需要傳入一個 Float 對象那麼你可能需要 UnsafeMutablePointer<Float>。

重點是：你不是把一個 Int 強轉 爲 UnsafeMutablePointer<Int>，因爲指針不是簡單地一個 Int 值。所以，如果需要創建一個新的對象，你需要調用構造方法 UnsafeMutablePointer<Int>(count: Int)。

在本文之後我們會繼續深入研究函數指針的一些細節，然後學習如何利用這些特性的優勢去更好地與 C 和 Objective-C 的 API 進行交互。一定要註冊我們的 Newsletter ，這樣你纔不會錯過這些精彩的內容！