iOS引用转换：Foundation与Core Foundation对象互相转换（__CFString转NSString，void *转id等等）...

墨蓝 2021-09-18 08:38 268阅读 0赞

> 源代码下载

**下载地址**：苹果公开的源代码在这里可以下载，[opensource.apple.com/tarballs/][opensource.apple.com_tarballs]

例如，其中，有两个比较常见需要学习源码的下载地址：

*  runtime的源代码在[opensource.apple.com/tarballs/ob…][opensource.apple.com_tarballs_ob]
 *  CoreFoudation(包括runloop)的源代码在[opensource.apple.com/tarballs/CF…][opensource.apple.com_tarballs_CF]

当然，如果你想在github上在线查看源代码，可以点这里：[runtime][]，[CoreFoudation][]

> 为什么需要了解 **引用转换**？

例如，在用到runtime的关联对象API的时候，可能见到过这种代码：

static NSString * const kCMkvoClassPrefix_for_Block = @"CMObserver_";
    
    NSMutableArray * observers = objc_getAssociatedObject(self, (__bridge void *)kCMkvoAssiociateObserver_for_Block);
    复制代码

需要通过 `(__bridge void *)` 转换 id 和 void \* 。为什么转换？这是因为objc\_getAssociatedObject的参数要求的。先看一下它的API：

objc_getAssociatedObject(id _Nonnull object, const void * _Nonnull key)
    复制代码

对比一下两个参数：

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

那么，想把`NSString`的字符串转成`void *`类型参数，必须进行引用转换。那么转换的是什么？OC中经常要对两个框架的对象进行转换：Foundation与Core Foundation对象。

至于上面的代码，完整的功能可查阅 [iOS开发·KVO用法，原理与底层实现: runtime模拟实现KVO监听机制][iOS_KVO_ runtime_KVO]

## 1. 两个框架的基本知识 ##

#### 1.1 Foundation ####

框架名是`Foundation.framework`，在Xcode新建工程时可以选择导入（其实会默认自动依赖好）。Foundation框架允许使用一些基本对象,如数字和字符串,以及一些对象集合,如数组,字典和集合,其他功能包括处理日期和时间、内存管理、处理文件系统、存储(或归档)对象、处理几何数据结构(如点和长方形)。这个框架中的类都是一些最基础的类。来自于这个框架的类名以`NS`开头。

Foundation框架提供了非常多好用的类, 比如：

NSString : 字符串
    NSArray : 数组
    NSDictionary : 字典
    NSDate : 日期
    NSData : 数据
    NSNumber : 数字
    复制代码

#### 1.2 Core Foundation ####

Core Foundation 对象主要使用在用C语言编写的Core Foundation 框架中,并使用引用计数的对象。在ARC无效时,Core Foundation 框架中的retain/release 分别是 CFRetain /CFRelease。

框架`CoreFoundation.framework`是一组C语言接口，它们为iOS应用程序提供基本数据管理和服务功能。下面列举该框架支持进行管理的数据以及可提供的服务。查阅Core Foundation的完整API [点这里][Link 1]。

*  CF的引用定义：`CFStringRef`与`CFArrayRef` 查阅CFArrayRef 的定义 [点这里][Link 2] 查阅CFStringRef 的定义 [点这里][Link 3]

typedef const struct __CFString * CFStringRef;
    typedef const struct __CFArray * CFArrayRef;
    复制代码

*  CF的源代码：`__CFString`与`__CFArray` 查阅CF中结构体的源代码 [点这里][Link 4]。

*  这些结构体的定义如下：

##### CFArray.c #####

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

##### 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;
    };
    复制代码

#### 1.3 两者关系 ####

Core Foundation 框架和 Foundation 框架紧密相关，它们为相同功能提供接口，但 Foundation 框架提供Objective-C接口。Foundation对象 和 Core Foundation对象间的转换，俗称为**桥接**。如果您将Foundation 对象和 Core Foundation 类型掺杂使用，则可利用两个框架之间的 “ [Toll Free Bridging][]”。所谓的Toll-free bridging是说您可以在某个框架的方法或函数同时使用 Core Foundation 和 Foundation 框架中的某些类型。

很多数据类型支持这一特性，其中包括群体和字符串数据类型。每个框架的类和类型描述都会对某个对象是否为 Toll-free bridged，应和什么对象桥接进行说明。如需进一步信息，请阅读 [Core Foundation 框架参考][Core Foundation]。

## 2. Objective-C指针与CoreFoundation指针之间的转换 ##

#### 2.1 MRC下的转换 ####

*  CF-->OC 强制转换符：`(CFStringRef)`
 *  OC-->CF 强制转换符：`(NSString *)`
 *  例子

-(void)bridgeInMRC {
        // 将Foundation对象转换为Core Foundation对象，直接强制类型转换即可
        NSString *strOC1 = [NSString stringWithFormat:@"xxxxxx"];
        CFStringRef strC1 = (CFStringRef)strOC1;
        NSLog(@"%@ %@", strOC1, strC1);
        [strOC1 release];
        CFRelease(strC1);
        
        // 将Core Foundation对象转换为Foundation对象，直接强制类型转换即可
        CFStringRef strC2 = CFStringCreateWithCString(CFAllocatorGetDefault(), "12345678", kCFStringEncodingASCII);
        NSString *strOC2 = (NSString *)strC2;
        NSLog(@"%@ %@", strOC2, strC2);
        [strOC2 release];
        CFRelease(strC2);
    }
    复制代码

#### 2.2 ARC下的转换 ####

ARC仅管理Objective-C指针（retain、release、autorelease），不管理CoreFoundation指针。CF指针由人工管理，手动的CFRetain和CFRelease来管理。

在ARC中，CF和OC之间的转化桥梁是 \_\_bridge，有3种方式：

*  `__bridge` 只做类型转换，不改变对象所有权，是我们最常用的转换符。
 *  `__bridge_transfer`：ARC接管 管理内存
 *  `__bridge_retained`：ARC释放 内存管理

#### 2.3 简单互相转换：`__bridge` ####

① 从OC转CF，ARC管理内存：

*  `(__bridge CFStringRef)`
 *  需要人工CFRetain，否则，Cocoa指针释放后， 传出去的指针则无效。
 *  例子

- (void)viewDidLoad  
    {  
        [super viewDidLoad];  
          
        NSString *aNSString = [[NSString alloc]initWithFormat:@"test"];  
        CFStringRef aCFString = (__bridge CFStringRef)aNSString;  
          
        (void)aCFString;  
    }
    复制代码

上面只是单纯地执行了类型转换，没有进行所有权的转移，也就是说，当aNSString对象被ARC释放的时候，aCFString也不能被使用了。

② 从CF转OC，需要开发者手动释放，不归ARC管：

*  `(__bridge NSString *)`
 *  需要人工CFRelease，否则，OC对象的指针释放后，对象引用计数仍为1，不会被销毁。
 *  例子

- (void)viewDidLoad  
    {  
        [super viewDidLoad];  
          
        CFStringRef aCFString = CFStringCreateWithCString(NULL, "test", kCFStringEncodingASCII);  
        NSString *aNSString = (__bridge NSString *)aCFString;  
          
        (void)aNSString;  
          
        CFRelease(aCFString);  
    }  
    复制代码

## 3. ARC下内存管理发生改变的转换 ##

#### 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;  
    }  
    复制代码

#### 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;  
          
        //这时候，即使开启ARC，也需要手动执行CFRelease  
        CFRelease(aCFString);   
    }  
    复制代码

#### 3.3 怎么区分记忆？ ####

因为ARC无法管理CF对象的指针，所以，无论是CF转OC还是OC转CF，我们只需关心CF对象的引用需要加1还是减1即可。

*  CF转OC：CFRef必须减1

这样原来的CF对象就被释放，所以，以后也**不用**手动释放。

NSString   *c = (__bridge_transfer NSString*)my_cfref; // -1 on the CFRef   
    复制代码

*  OC转CF：CFRef 必须加1

这样新的CF对象就不会被释放，所以，以后用完**必须**手动释放。

CFStringRef d = (__bridge_retained CFStringRef)my_id;  // returned CFRef is +1  
    复制代码

//这时候，即使开启ARC，CF对象用完后也需要手动执行CFRelease  
    CFRelease(aCFString); 
    复制代码

#### 3.4 转换相关的宏 ####

*  CFBridgingRetain

NS_INLINE CFTypeRef CFBridgingRetain(id X) {   
        return (__bridge_retain CFTypeRef)X;   
    }   
    复制代码

*  CFBridgingRelease

NS_INLINE id CFBridgingRelease(CFTypeRef X) {   
        return (__bridge_transfer id)X;   
    } 
    复制代码

> 例1

下面两个等效

CFStringRef cfStr = (__bridge_retained CFStringRef)ocStr;  
    复制代码

CFStringRef cfStr = CFBridgingRetain(ocStr);  
    复制代码

> 例2

下面两个等效

NSString *ocStr = (__bridge_transfer NSString*)cfStr;
    复制代码

NSString *ocStr = CFBridgingRelease(cfStr);
    复制代码

#### 3.5 总结 ####

*  CF转化为OC时，并且对象的所有者发生改变，则使用`CFBridgingRelease()`或`__bridge_transfer` 。
 *  OC转化为CF时，并且对象的所有者发生改变，则使用`CFBridgingRetain()`或`__bridge_retained`

[opensource.apple.com_tarballs]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fopensource.apple.com%2Ftarballs%2F
[opensource.apple.com_tarballs_ob]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fopensource.apple.com%2Ftarballs%2Fobjc4%2F
[opensource.apple.com_tarballs_CF]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fopensource.apple.com%2Ftarballs%2FCF%2F
[runtime]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fcimain%2Fruntime
[CoreFoudation]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fcimain%2FCoreFoudation
[iOS_KVO_ runtime_KVO]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fwww.jianshu.com%2Fp%2Fc1aa85779d80
[Link 1]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fdeveloper.apple.com%2Fdocumentation%2Fcorefoundation%3Flanguage%3Dobjc
[Link 2]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fdeveloper.apple.com%2Flibrary%2Fcontent%2Fdocumentation%2FCoreFoundation%2FConceptual%2FCFDesignConcepts%2FArticles%2FObjectReferences.html%23%2F%2Fapple_ref%2Fdoc%2Fuid%2F20001107-CJBEJBHH
[Link 3]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Freviews.llvm.org%2Ffile%2Fdata%2Froj4fgtbifvqyszdszxj%2FPHID-FILE-w2qyf45rpqsbow7jpmot%2Ffile
[Link 4]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fopensource.apple.com%2Fsource%2FCF%2FCF-744.18%2F
[Toll Free Bridging]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fdeveloper.apple.com%2Flibrary%2Fcontent%2Fdocumentation%2FCoreFoundation%2FConceptual%2FCFDesignConcepts%2FArticles%2FtollFreeBridgedTypes.html%23%2F%2Fapple_ref%2Fdoc%2Fuid%2FTP40010677
[Core Foundation]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Flink.jianshu.com%2F%3Ft%3Dhttp%3A%2F%2Fdeveloper.apple.com%2Fiphone%2Flibrary%2Fdocumentation%2FCoreFoundation%2FReference%2FCoreFoundation_Collection%2Findex.html%23%2Fapple_ref%2Fdoc%2Fuid%2FTP40003849