Swift和C语言混合编程教程

原创 2019/7/9 22:22:23

作为一种可与 Objective-C 相互调用的语言,Swift 也具有一些与 C 语言的类型和特性,如果你的代码有需要,Swift 也提供了和常见的 C 代码结构混合编程的编程方式。

基本数据类型

Swift 提供了一些和 C 语言的基本类型如char,int,float,double等价的 Swift 基本数据类型。然而,这些 Swift 的核心基本类型之间并不能隐式的相互转换,如 Int。因此,只有你的代码明确要求它们时再使用这些类型,而 Int 可以在任何你想使用它的时候使用。


C 类型Swift 类型
boolCBool
char, signed charCChar
unsigned charCUnsignedChar
shortCShort
unsigned shortCUnsignedShort
intCInt
unsigned intCUnsignedInt
longCLong
unsigned longCUnsignedLong
long longCLongLong
unsigned long longCUnsignedLongLong
wchar_tCWideChar
char16_tCChar16
char32_tCChar32
floatCFloat
doubleCDouble

枚举

Swift 引进了用宏NS_ENUM来标记的任何 C 风格的枚举类型。这意味着无论枚举值是在系统框架还是在自定义的代码中定义的,当他们导入到 Swift 时,他们的前缀名称将被截断。例如,看这个 Objective-C 枚举:

复制代码 代码如下:

//Objective-C
typedef NS_ENUM(NSInteger, UITableViewCellStyle) {
    UITableViewCellStyleDefault,
    UITableViewCellStyleValue1,
    UITableViewCellStyleValue2,
    UITableViewCellStyleSubtitle
};

在 Swift 中这样来实现:
复制代码 代码如下:

//Swift
enum UITableViewCellStyle: Int {
    case Default
    case Value1
    case Value2
    case Subtitle
}

当您需要指向一个枚举值时,使用以点(.)开头的枚举名称:


复制代码 代码如下:

//Swift
let cellStyle: UITableViewCellStyle = .Default

Swift 也引进了标有NS_OPTIONS宏选项。而选项的行为类似于引进的枚举,选项还可以支持一些位操作,如 &,| 和 ~。在 Objective-C 中,你用一个空的选项设置标示恒为零(0)。在 Swift 中,使用 nil代表没有任何选项。

指针

Swift 尽可能避免让您直接访问指针。然而,当您需要直接操作内存的时候,Swift 也为您提供了多种指针类型。下面的表使用 Type 作为占位符类型名称来表示语法的映射。
对于参数,使用以下映射:


C 句法Swift 句法
const void *CConstVoidPointer
void *CMutableVoidPointer
const Type *CConstPointer<Type>
Type *CMutablePointer<Type>


对于返回类型,变量和参数类型的多层次指针,使用以下映射:


C 句法Swift 句法
void *COpaquePointer
Type *UnsafePointer<Type>


对于类(class)类型,使用以下映射:


C 句法Swift 句法
Type * const *CConstPointer<Type>
Type * __strong *CMutablePointer<Type>
Type **AutoreleasingUnsafePointer<Type>

C 可变指针

当一个函数被声明为接受CMutablePointer<Type>参数时,这个函数可以接受下列任何一个类型作为参数:

•nil,作为空指针传入
•一个CMutablePointer<Type>类型的值
•一个操作数是 Type 类型的左值的输入输出表达式,作为这个左值的内存地址传入
•一个输入输出 Type[] 值,作为一个数组的起始指针传入,并且它的生命周期将在这个调用期间被延长

如果您像这样声明了一个函数:


复制代码 代码如下:

//Swift
func takesAMutablePointer(x: CMutablePointer<Float>) { /*...*/ }

那么您可以使用以下任何一种方式来调用这个函数:

复制代码 代码如下:

//Swift
var x: Float = 0.0
var p: CMutablePointer<Float> = nil
var a: Float[] = [1.0, 2.0, 3.0]

takesAMutablePointer(nil)
takesAMutablePointer(p)
takesAMutablePointer(&x)
takesAMutablePointer(&a)

当函数被声明使用一个CMutableVoidPointer参数,那么这个函数接受任何和CMutablePointer<Type>相似类型的Type操作数。

如果您这样定义了一个函数:


复制代码 代码如下:

//Swift
func takesAMutableVoidPointer(x: CMutableVoidPointer) { /* ... */ }

那么您可以使用以下任何一种方式来调用这个函数:

复制代码 代码如下:
//Swift
var x: Float = 0.0, y: Int = 0
var p: CMutablePointer<Float> = nil, q: CMutablePointer<Int> = nil
var a: Float[] = [1.0, 2.0, 3.0], b: Int = [1, 2, 3]

takesAMutableVoidPointer(nil)
takesAMutableVoidPointer(p)
takesAMutableVoidPointer(q)
takesAMutableVoidPointer(&x)
takesAMutableVoidPointer(&y)
takesAMutableVoidPointer(&a)
takesAMutableVoidPointer(&b)

C 常指针

当一个函数被声明为接受CConstPointer<Type>参数时,这个函数可以接受下列任何一个类型作为参数:

•nil,作为空指针传入
•一个CMutablePointer<Type>, CMutableVoidPointer, CConstPointer<Type>, CConstVoidPointer, 或者在必要情况下转换成CConstPointer<Type>的AutoreleasingUnsafePointer<Type>值
•一个操作数是 Type 类型的左值的输入输出表达式,作为这个左值的内存地址传入
•一个Type[]数组值,作为一个数组的起始指针传入,并且它的生命周期将在这个调用期间被延长

复制代码 代码如下:

//Swift
func takesAConstPointer(x: CConstPointer<Float>) { /*...*/ }

那么您可以使用以下任何一种方式来调用这个函数:

复制代码 代码如下:

//Swift
var x: Float = 0.0
var p: CConstPointer<Float> = nil

takesAConstPointer(nil)
takesAConstPointer(p)
takesAConstPointer(&x)
takesAConstPointer([1.0, 2.0, 3.0])

当函数被声明使用一个CConstVoidPointer参数,那么这个函数接受任何和CConstPointer<Type> 相似类型的Type操作数。  如果您这样定义了一个函数:


复制代码 代码如下:

//Swift 
func takesAConstVoidPointer(x: CConstVoidPointer) { /* ... */ }

那么您可以使用以下任何一种方式来调用这个函数:


复制代码 代码如下:

//Swift
var x: Float = 0.0, y: Int = 0
var p: CConstPointer<Float> = nil, q: CConstPointer<Int> = nil

takesAConstVoidPointer(nil)
takesAConstVoidPointer(p)
takesAConstVoidPointer(q)
takesAConstVoidPointer(&x)
takesAConstVoidPointer(&y)
takesAConstVoidPointer([1.0, 2.0, 3.0])
takesAConstVoidPointer([1, 2, 3])

自动释放不安全指针

当一个函数被声明为接受AutoreleasingUnsafePointer<Type>参数时,这个函数可以接受下列任何一个类型作为参数:

•nil,作为空指针传入
•一个AutoreleasingUnsafePointer<Type>值
•其操作数是原始的,复制到一个临时的没有所有者的缓冲区的一个输入输出表达式,该缓冲区的地址传递给调用,并返回时,缓冲区中的值加载,保存,并重新分配到操作数。

注意:这个列表没有包含数组。

如果您这样定义了一个函数:


复制代码 代码如下:

//Swift
func takesAnAutoreleasingPointer(x: AutoreleasingUnsafePointer<NSDate?>) { /* ... */ }


那么您可以使用以下任何一种方式来调用这个函数:

复制代码 代码如下:

//Swift
var x: NSDate? = nil
var p: AutoreleasingUnsafePointer<NSDate?> = nil

takesAnAutoreleasingPointer(nil)
takesAnAutoreleasingPointer(p)
takesAnAutoreleasingPointer(&x)

注意:C 语言函数指针没有被 Swift 引进。

全局常量

在 C 和 Objective-C 语言源文件中定义的全局常量会自动地被 Swift 编译引进并做为 Swift 的全局常量。

预处理指令

Swift 编译器不包含预处理器。取而代之的是,它充分利用了编译时属性,生成配置,和语言特性来完成相同的功能。因此,Swift 没有引进预处理指令。

简单宏

在 C 和 Objective-C,您通常使用的#define指令定义的一个宏常数,在 Swift,您可以使用全局常量来代替。例如:一个全局定义#define FADE_ANIMATION_DURATION 0.35,在 Swift 可以使用let FADE_ANIMATION_DURATION = 0.35来更好的表述。由于简单的用于定义常量的宏会被直接被映射成 Swift 全局量,Swift 编译器会自动引进在 C 或 Objective-C 源文件中定义的简单宏。

复杂宏

在 C 和 Objective-C 中使用的复杂宏在 Swift 中并没有与之对应的定义。复杂宏是那些不用来定义常量的宏,而是用来定义包含小括号(),函数的宏。您在 C 和 Objective-C 使用复杂的宏是用来避免类型检查的限制和相同代码的重复劳动。然而,宏也会产生Bug和重构的困难。在 Swift 中你可以直接使用函数和泛型来达到同样的效果。因此,在 C 和 Objective-C 源文件中定义的复杂宏在 Swift 是不能使用的。

编译配置

Swift 代码和 Objective-C 代码以不同的方式进行条件编译。Swift 代码可以根据生成配置的评价配进行有条件的编译。生成配置包括 true 和 false 字面值,命令行标志,和下表中的平台测试函数。您可以使用-D <#Flag#>指定命令行标志。


函数有效参数
os()OSX, iOS
arch()x86_64, arm, arm64, i386

注意:arch(arm) 的生成配置不会为64位 arm 设备返回true,当代码运行在为32位的 ios 模拟器器时,arch(i386) 的生成配置返回true。

一个简单的条件编译需要以下代码格式:


复制代码 代码如下:

#if build configuration
    statements
#else
    statements
#endif

一个由零个或多个有效的 Swift 语句声明的statements,可以包括表达式,语句和控制流语句。您可以添加额外的构建配置要求,条件编译说明用 && 和 | | 操作符以及 ! 操作符,添加条件控制块用 #elseif:

复制代码 代码如下:

#if build configuration && !build configuration
    statements
#elseif build configuration
    statements
#else
    statements
#endif

与 C 语言编译器的条件编译相反,Swift 条件编译语句必须完全是自包含和语法有效的代码块。这是因为 Swift 代码即使没有被编译,也要全部进行语法检查。

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