Swift UnsafeRawPointer用法及代碼示例

UnsafeRawPointer

概述

UnsafeRawPointer 類型不提供自動內存管理、類型安全和對齊保證。您有責任通過不安全的指針處理您使用的任何內存的生命周期，以避免泄漏或未定義的行為。

您手動管理的內存可以是特定類型的untyped 或bound。您可以使用 UnsafeRawPointer 類型來訪問和管理內存中的原始字節，無論該內存是否已綁定到特定類型。

了解指針的內存狀態

UnsafeRawPointer 實例引用的內存可以處於多種狀態之一。許多指針操作隻能應用於內存處於特定狀態的指針——您必須跟蹤正在使用的內存的狀態，並了解不同操作執行的對該狀態的更改。內存可以是無類型的和未初始化的，綁定到一個類型但未初始化，或者綁定到一個類型並初始化為一個值。最後，先前分配的內存可能已被釋放，留下現有指針引用未分配的內存。

未初始化的原始內存

剛剛分配的原始內存處於uninitialized, untyped 狀態。未初始化的內存必須使用類型的值進行初始化，然後才能用於任何類型化的操作。

要將未初始化的內存綁定到類型而不對其進行初始化，請使用bindMemory(to:count:) 方法。此方法返回一個類型化的指針，以便進一步對內存進行類型化訪問。

打字 memory

已綁定到某個類型的內存，無論是已初始化的還是未初始化的，通常使用類型化指針(例如 UnsafePointer 和 UnsafeMutablePointer 的實例)來訪問。可以使用UnsafeMutablePointer 方法執行初始化、分配和取消初始化。

隻有在取消初始化或綁定類型為 trivial type 後，才能將已綁定到類型的內存重新綁定到其他類型。取消初始化類型化內存不會取消綁定該內存的類型。可以使用相同類型的值重新初始化已取消初始化的內存，綁定到新類型或解除分配。

當內存綁定到類型時，從內存中讀取原始字節時，您必須確保滿足任何對齊要求。

原始指針算術

原始指針的指針運算在字節級別執行。當您添加或減去原始指針時，結果是一個新的原始指針偏移該字節數。以下示例分配四個字節的內存並將0xFF 存儲在所有四個字節中：

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

上麵的代碼將值0xFFFF_FFFF 存儲到四個新分配的字節中，然後將第一個字節作為UInt8 實例加載，將第三和第四個字節作為UInt16 實例加載。

永遠記得釋放你自己分配的任何內存。

bytesPointer.deallocate()

隱式轉換和橋接

當使用 UnsafeRawPointer 參數調用函數或方法時，您可以傳遞該特定指針類型的實例，傳遞兼容指針類型的實例，或使用 Swift 的隱式橋接來傳遞兼容指針。

例如，以下代碼示例中的 print(address:as:) 函數將 UnsafeRawPointer 實例作為其第一個參數：

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

與 Swift 中的典型情況一樣，您可以使用 UnsafeRawPointer 實例調用 print(address:as:) 函數。此示例將 rawPointer 作為初始參數傳遞。

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

因為類型化指針在作為參數傳遞時可以隱式轉換為原始指針，所以您也可以使用任何可變或不可變類型化指針實例調用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 將指針傳遞給實例或數組的元素。使用 inout 語法隱式創建指向任何類型實例的指針。以下示例在調用 print(address:as:) 時使用隱式橋接傳遞指向 value 的指針：

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

當您將數組作為參數傳遞時，會隱式創建指向數組元素的不可變指針。此示例在調用 print(address:as:) 時使用隱式橋接將指針傳遞給 numbers 的元素。

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

您還可以使用 inout 語法將可變指針傳遞給數組的元素。因為print(address:as:) 需要一個不可變指針，雖然這在語法上是有效的，但它不是必需的。

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