iOS引用轉換：Foundation與Core Foundation對象互相轉換（__CFString轉NSString，void *轉id等等）

源代碼下載

下載地址：蘋果公開的源代碼在這裏能夠下載，opensource.apple.com/tarballs/

例如，其中，有兩個比較常見須要學習源碼的下載地址：

• runtime的源代碼在opensource.apple.com/tarballs/ob…
• CoreFoudation(包括runloop)的源代碼在opensource.apple.com/tarballs/CF…

固然，若是你想在github上在線查看源代碼，能夠點這裏：runtime，CoreFoudation

爲何須要了解 引用轉換？

例如，在用到runtime的關聯對象API的時候，可能見到過這種代碼：

static NSString * const kCMkvoClassPrefix_for_Block = @"CMObserver_";

NSMutableArray * observers = objc_getAssociatedObject(self, (__bridge void *)kCMkvoAssiociateObserver_for_Block);
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須要經過 (__bridge void *) 轉換 id 和 void * 。爲何轉換？這是由於objc_getAssociatedObject的參數要求的。先看一下它的API：

objc_getAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key)
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對比一下兩個參數：

• const void * _Nonnull key
• static NSString * const kCMkvoClassPrefix_for_Block = @"CMObserver_";

那麼，想把NSString的字符串轉成void *類型參數，必須進行引用轉換。那麼轉換的是什麼？OC中常常要對兩個框架的對象進行轉換：Foundation與Core Foundation對象。

至於上面的代碼，完整的功能可查閱 iOS開發·KVO用法，原理與底層實現: runtime模擬實現KVO監聽機制

1. 兩個框架的基本知識

1.1 Foundation

框架名是Foundation.framework，在Xcode新建工程時能夠選擇導入（其實會默認自動依賴好）。Foundation框架容許使用一些基本對象,如數字和字符串,以及一些對象集合,如數組,字典和集合,其餘功能包括處理日期和時間、內存管理、處理文件系統、存儲(或歸檔)對象、處理幾何數據結構(如點和長方形)。這個框架中的類都是一些最基礎的類。來自於這個框架的類名以NS開頭。

Foundation框架提供了很是多好用的類, 好比：

NSString : 字符串
NSArray : 數組
NSDictionary : 字典
NSDate : 日期
NSData : 數據
NSNumber : 數字
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1.2 Core Foundation

Core Foundation 對象主要使用在用C語言編寫的Core Foundation 框架中,並使用引用計數的對象。在ARC無效時,Core Foundation 框架中的retain/release 分別是 CFRetain /CFRelease。

框架CoreFoundation.framework是一組C語言接口，它們爲iOS應用程序提供基本數據管理和服務功能。下面列舉該框架支持進行管理的數據以及可提供的服務。查閱Core Foundation的完整API 點這裏。

• CF的引用定義：CFStringRef與CFArrayRef 查閱CFArrayRef 的定義 點這裏 查閱CFStringRef 的定義 點這裏

typedef const struct __CFString * CFStringRef;
typedef const struct __CFArray * CFArrayRef;
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• CF的源代碼：__CFString與__CFArray 查閱CF中結構體的源代碼 點這裏。

• 這些結構體的定義以下：

CFArray.c

struct __CFArray {
    CFRuntimeBase _base;
    CFIndex _count;		/* number of objects */
    CFIndex _mutations;
    int32_t _mutInProgress;
    __strong void *_store;           /* can be NULL when MutableDeque */
};
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CFString.c

struct __CFString {
    CFRuntimeBase base;
    union {	// In many cases the allocated structs are smaller than these
	struct __inline1 {
	    CFIndex length;
        } inline1;                                      // Bytes follow the length
	struct __notInlineImmutable1 {
	    void *buffer;                               // Note that the buffer is in the same place for all non-inline variants of CFString
	    CFIndex length;                             
	    CFAllocatorRef contentsDeallocator;		// Optional; just the dealloc func is used
	} notInlineImmutable1;                          // This is the usual not-inline immutable CFString
	struct __notInlineImmutable2 {
	    void *buffer;
	    CFAllocatorRef contentsDeallocator;		// Optional; just the dealloc func is used
	} notInlineImmutable2;                          // This is the not-inline immutable CFString when length is stored with the contents (first byte)
	struct __notInlineMutable notInlineMutable;
    } variants;
};
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1.3 二者關係

Core Foundation 框架和 Foundation 框架緊密相關，它們爲相同功能提供接口，但 Foundation 框架提供Objective-C接口。Foundation對象 和 Core Foundation對象間的轉換，俗稱爲橋接。若是您將Foundation 對象和 Core Foundation 類型摻雜使用，則可利用兩個框架之間的 「 Toll Free Bridging」。所謂的Toll-free bridging是說您能夠在某個框架的方法或函數同時使用 Core Foundation 和 Foundation 框架中的某些類型。

不少數據類型支持這一特性，其中包括羣體和字符串數據類型。每一個框架的類和類型描述都會對某個對象是否爲 Toll-free bridged，應和什麼對象橋接進行說明。如需進一步信息，請閱讀 Core Foundation 框架參考。

2. Objective-C指針與CoreFoundation指針之間的轉換

2.1 MRC下的轉換

• CF-->OC 強制轉換符：(CFStringRef)
• OC-->CF 強制轉換符：(NSString *)
• 例子

-(void)bridgeInMRC {
    // 將Foundation對象轉換爲Core Foundation對象，直接強制類型轉換便可
    NSString *strOC1 = [NSString stringWithFormat:@"xxxxxx"];
    CFStringRef strC1 = (CFStringRef)strOC1;
    NSLog(@"%@ %@", strOC1, strC1);
    [strOC1 release];
    CFRelease(strC1);
    
    // 將Core Foundation對象轉換爲Foundation對象，直接強制類型轉換便可
    CFStringRef strC2 = CFStringCreateWithCString(CFAllocatorGetDefault(), "12345678", kCFStringEncodingASCII);
    NSString *strOC2 = (NSString *)strC2;
    NSLog(@"%@ %@", strOC2, strC2);
    [strOC2 release];
    CFRelease(strC2);
}
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2.2 ARC下的轉換

ARC僅管理Objective-C指針（retain、release、autorelease），無論理CoreFoundation指針。CF指針由人工管理，手動的CFRetain和CFRelease來管理。

在ARC中，CF和OC之間的轉化橋樑是 __bridge，有3種方式：

• __bridge 只作類型轉換，不改變對象全部權，是咱們最經常使用的轉換符。
• __bridge_transfer：ARC接管 管理內存
• __bridge_retained：ARC釋放 內存管理

2.3 簡單互相轉換：__bridge

① 從OC轉CF，ARC管理內存：

• (__bridge CFStringRef)
• 須要人工CFRetain，不然，Cocoa指針釋放後， 傳出去的指針則無效。
• 例子

- (void)viewDidLoad  
{  
    [super viewDidLoad];  
      
    NSString *aNSString = [[NSString alloc]initWithFormat:@"test"];  
    CFStringRef aCFString = (__bridge CFStringRef)aNSString;  
      
    (void)aCFString;  
}
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上面只是單純地執行了類型轉換，沒有進行全部權的轉移，也就是說，當aNSString對象被ARC釋放的時候，aCFString也不能被使用了。

② 從CF轉OC，須要開發者手動釋放，不歸ARC管：

• (__bridge NSString *)
• 須要人工CFRelease，不然，OC對象的指針釋放後，對象引用計數仍爲1，不會被銷燬。
• 例子

- (void)viewDidLoad  
{  
    [super viewDidLoad];  
      
    CFStringRef aCFString = CFStringCreateWithCString(NULL, "test", kCFStringEncodingASCII);  
    NSString *aNSString = (__bridge NSString *)aCFString;  
      
    (void)aNSString;  
      
    CFRelease(aCFString);  
}  
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3. ARC下內存管理髮生改變的轉換

3.1 CF-->OC：__bridge_transfer

• 例子

- (void)viewDidLoad  {  
    [super viewDidLoad];  
      
    NSString *aNSString = [[NSString alloc]initWithFormat:@"test"];  
    CFStringRef aCFString = (__bridge_retained CFStringRef) aNSString;  
    aNSString = (__bridge_transfer NSString *)aCFString;  
}  
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3.2 OC-->CF：__bridge_retained

• 例子

- (void)viewDidLoad  {  
    [super viewDidLoad];  
      
    NSString *aNSString = [[NSString alloc]initWithFormat:@"test"];  
    CFStringRef aCFString = (__bridge_retained CFStringRef) aNSString;  
      
    (void)aCFString;  
      
    //這時候，即便開啓ARC，也須要手動執行CFRelease  
    CFRelease(aCFString);   
}  
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3.3 怎麼區分記憶？

由於ARC沒法管理CF對象的指針，因此，不管是CF轉OC仍是OC轉CF，咱們只需關心CF對象的引用須要加1仍是減1便可。

• CF轉OC：CFRef必須減1

這樣原來的CF對象就被釋放，因此，之後也不用手動釋放。

NSString   *c = (__bridge_transfer NSString*)my_cfref; // -1 on the CFRef   
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• OC轉CF：CFRef 必須加1

這樣新的CF對象就不會被釋放，因此，之後用完必須手動釋放。

CFStringRef d = (__bridge_retained CFStringRef)my_id;  // returned CFRef is +1  
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//這時候，即便開啓ARC，CF對象用完後也須要手動執行CFRelease  
CFRelease(aCFString); 
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3.4 轉換相關的宏

• CFBridgingRetain

NS_INLINE CFTypeRef CFBridgingRetain(id X) {   
    return (__bridge_retain CFTypeRef)X;   
}   
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• CFBridgingRelease

NS_INLINE id CFBridgingRelease(CFTypeRef X) {   
    return (__bridge_transfer id)X;   
} 
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例1

下面兩個等效

CFStringRef cfStr = (__bridge_retained CFStringRef)ocStr;  
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CFStringRef cfStr = CFBridgingRetain(ocStr);  
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例2

下面兩個等效

NSString *ocStr = (__bridge_transfer NSString*)cfStr;
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NSString *ocStr = CFBridgingRelease(cfStr);
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3.5 總結

• CF轉化爲OC時，而且對象的全部者發生改變，則使用CFBridgingRelease()或__bridge_transfer 。
• OC轉化爲CF時，而且對象的全部者發生改變，則使用CFBridgingRetain()或__bridge_retained