Swift UnsafeRawPointer用法及代码示例

UnsafeRawPointer

概述

UnsafeRawPointer 类型不提供自动内存管理、类型安全和对齐保证。您有责任通过不安全的指针处理您使用的任何内存的生命周期，以避免泄漏或未定义的行为。

您手动管理的内存可以是特定类型的untyped 或bound。您可以使用 UnsafeRawPointer 类型来访问和管理内存中的原始字节，无论该内存是否已绑定到特定类型。

了解指针的内存状态

UnsafeRawPointer 实例引用的内存可以处于多种状态之一。许多指针操作只能应用于内存处于特定状态的指针——您必须跟踪正在使用的内存的状态，并了解不同操作执行的对该状态的更改。内存可以是无类型的和未初始化的，绑定到一个类型但未初始化，或者绑定到一个类型并初始化为一个值。最后，先前分配的内存可能已被释放，留下现有指针引用未分配的内存。

未初始化的原始内存

刚刚分配的原始内存处于uninitialized, untyped 状态。未初始化的内存必须使用类型的值进行初始化，然后才能用于任何类型化的操作。

要将未初始化的内存绑定到类型而不对其进行初始化，请使用bindMemory(to:count:) 方法。此方法返回一个类型化的指针，以便进一步对内存进行类型化访问。

打字 memory

已绑定到某个类型的内存，无论是已初始化的还是未初始化的，通常使用类型化指针(例如 UnsafePointer 和 UnsafeMutablePointer 的实例)来访问。可以使用UnsafeMutablePointer 方法执行初始化、分配和取消初始化。

只有在取消初始化或绑定类型为 trivial type 后，才能将已绑定到类型的内存重新绑定到其他类型。取消初始化类型化内存不会取消绑定该内存的类型。可以使用相同类型的值重新初始化已取消初始化的内存，绑定到新类型或解除分配。

当内存绑定到类型时，从内存中读取原始字节时，您必须确保满足任何对齐要求。

原始指针算术

原始指针的指针运算在字节级别执行。当您添加或减去原始指针时，结果是一个新的原始指针偏移该字节数。以下示例分配四个字节的内存并将0xFF 存储在所有四个字节中：

let bytesPointer = UnsafeMutableRawPointer.allocate(byteCount: 4, alignment: 4)
bytesPointer.storeBytes(of: 0xFFFF_FFFF, as: UInt32.self)


// Load a value from the memory referenced by 'bytesPointer'
let x = bytesPointer.load(as: UInt8.self)       // 255


// Load a value from the last two allocated bytes
let offsetPointer = bytesPointer + 2
let y = offsetPointer.load(as: UInt16.self)     // 65535

上面的代码将值0xFFFF_FFFF 存储到四个新分配的字节中，然后将第一个字节作为UInt8 实例加载，将第三和第四个字节作为UInt16 实例加载。

永远记得释放你自己分配的任何内存。

bytesPointer.deallocate()

隐式转换和桥接

当使用 UnsafeRawPointer 参数调用函数或方法时，您可以传递该特定指针类型的实例，传递兼容指针类型的实例，或使用 Swift 的隐式桥接来传递兼容指针。

例如，以下代码示例中的 print(address:as:) 函数将 UnsafeRawPointer 实例作为其第一个参数：

func print<T>(address p: UnsafeRawPointer, as type: T.Type) {
    let value = p.load(as: type)
    print(value)
}

与 Swift 中的典型情况一样，您可以使用 UnsafeRawPointer 实例调用 print(address:as:) 函数。此示例将 rawPointer 作为初始参数传递。

// 'rawPointer' points to memory initialized with `Int` values.
let rawPointer: UnsafeRawPointer = ...
print(address: rawPointer, as: Int.self)
// Prints "42"

因为类型化指针在作为参数传递时可以隐式转换为原始指针，所以您也可以使用任何可变或不可变类型化指针实例调用print(address:as:)。

let intPointer: UnsafePointer<Int> = ...
print(address: intPointer, as: Int.self)
// Prints "42"


let mutableIntPointer = UnsafeMutablePointer(mutating: intPointer)
print(address: mutableIntPointer, as: Int.self)
// Prints "42"

或者，您可以使用 Swift 的 implicit bridging 将指针传递给实例或数组的元素。使用 inout 语法隐式创建指向任何类型实例的指针。以下示例在调用 print(address:as:) 时使用隐式桥接传递指向 value 的指针：

var value: Int = 23
print(address: &value, as: Int.self)
// Prints "23"

当您将数组作为参数传递时，会隐式创建指向数组元素的不可变指针。此示例在调用 print(address:as:) 时使用隐式桥接将指针传递给 numbers 的元素。

let numbers = [5, 10, 15, 20]
print(address: numbers, as: Int.self)
// Prints "5"

您还可以使用 inout 语法将可变指针传递给数组的元素。因为print(address:as:) 需要一个不可变指针，虽然这在语法上是有效的，但它不是必需的。

var mutableNumbers = numbers
print(address: &mutableNumbers, as: Int.self)