Swift中使用C語言的指標

cocoachina發表於2014-11-25
Objective-C和C語言經常需要使用到指標。Swift中的資料型別由於良好的設計,使其可以和基於指標的C語言API無縫混用。同時 Swift也可以自動處理大多數將指標作為引數的情況。在這篇文章裡,我們可以看到在Swift語言中如何將變數、陣列、字串當做C語言中的指標引數來使用。


將輸入輸出引數作為指標引數

C 和 Objective-C 不支援多型別的返回值。所以 Cocoa API 就使用指標作為函式的輸入輸出引數,以用來傳遞多型別的資料。Swift允許使用指標引數進行類似 inout 引數的處理,所以你可以使用 & 語法將一個 var 變數的引用作為指標引數進行傳遞。比如說,UIColor的getRed(_:green:blue:alpha:)  方法,使用4個 CGFloat*  指標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數中。

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** 引數來儲存異常資訊。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資訊,一旦出現疑似異常資訊,就將其儲存在 NSError?  型別的變數中。

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,變數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標之前,該指標是否確實在記憶體有指向的地址。

將陣列作為指標引數

在C語言中,指標與陣列是水乳交融,糾纏不清的。那麼為了在 Swift 中能無縫的使用C語言中基於陣列的一些API,Swift 允許將 Array 作為指標引數。一個不可變陣列的值可以作為一個 const 指標引數直接傳遞,可變陣列可以使用 & 作為一個非 const 指標引數進行傳遞,就 inout 引數一樣。比如,我們使用 Accelerate 框架中的 vDSP_vadd 函式對陣列 a 和陣列 b 進行相加,將結果寫入 result 陣列:

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]

將字串作為指標引數

C語言中,傳遞字串的主要方式是通過 const char* 指標。在Swift中,String 也可以被用作 const char* 指標,用它可以向函式傳遞空字串或UTF-8編碼的字串。比如,我們可以在標準的C語言和POSIX的庫函式中直接使用字串作為引數傳遞:

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) 
}

指標引數轉換的安全性

Swift一直在努力讓我們可以方便的、無縫的使用C語言中的指標,因為在Cocoa中已經使用的非常普遍了。雖然Swift是一個型別安全的 語言,對指標引數的轉換的安全性也有保障,但是相比Swift原生的其他程式碼來說,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.如果呼叫者在指標返回之後儲存了指標指向的物件,那麼再去使用這個物件時是不安全的。這些被轉換的指標引數只能在呼叫過程中或者傳送訊息過 程中保證其有效性。即時你使用相同的變數、陣列或者字串作為多指標引數進行傳遞,你每次接收到的指標都是不同的。除非是全域性或者靜態變數。你可以安全的 使用全域性或靜態變數的指標的引數,比如KVO上下文引數。

2.當將陣列或字串作為指標引數傳遞時,Swift不會檢查其邊界值。在C語言中,陣列和字串的大小是不能增長的,所以當你將陣列或字串作為指標引數傳遞時,要確保它們有足夠的大小,或者適合當前場景的大小。

如果你使用的基於指標的API不在這篇指導內,或者你需要重寫接收指標引數的Cocoa方法,那麼你可以直接使用Swift原始記憶體中的不安全的指標。我們會在以後的文章中介紹更多Swift的特性。
評論(1)

相關文章