从0开始学Swift笔记整理（五）

时间：2020-12-20 04:51:21

这是跟在上一篇博文后续内容：

——Core Foundation框架

Core Foundation框架是苹果公司提供一套概念来源于Foundation框架，编程接口面向C语言风格的API。虽然在Swift中调用这种C语言风格的API比较麻烦，但是在OS X和iOS开发过程中，有时候使用Core Foundation框架的API是非常方便的，例如在与C语言混合编码的时候。
Core Foundation框架与Foundation框架紧密相关，他们具有与相同的接口，但是不同。Core Foundation框架是基于C语言风格的，而Foundation框架是基于Objective-C语言风格的。在OS X和iOS程序代码中经常会有多种语言风格的代码混合在一起的情况，这使得我们开发变得更加麻烦。
数据类型映射
Core Foundation框架提供了一些不透明的数据类型，这些数据类型封装了一些数据和操作，他们也可以称为“类”，他们都继承于CFType类，CFType是所用Core Foundation框架类型的根类。这些数据类型在Foundation框架中都有相应的数据类型与之对应，这些数据类型也有一些与Swift原生数据类型有对应关系。

看看Swift原生类型与Core Foundation类型之间的转换示例：

import CoreFoundation
import Foundation
var cfstr1: CFString = "Hello,World"    //创建CFString字符串
var str: String = cfstr1 as String     //将CFString字符串转换为Swift原生字符串Stringvar cfstr2: CFString = str            //将Swift原生字符串String转换为CFString字符串

这个转换过程中Core Foundation类型转换为Swift原生类型是需要强制类型转换的。

——Core Foundation框架之内存管理

在Swift原生数据类型、Foundation框架数据类型和Core Foundation框架数据类型之间转换过程中，虽然是大部分是可以零开销桥接，零开销并不意味着内存什么都不用管。Swift类型内存管理是采用ARC，Foundation类型和Core Foundation类型内存管理都是采用MRC或ARC，Core Foundation类型内存管理是基于C语言风格的，它有一个对象所有权的概念。
Objective-C的MRC内存管理
Core Foundation的内存管理与Objective-C的MRC内存管理密不可分，先介绍一下Objective-C的MRC内存管理。
所有Objective-C类都继承NSObject类，每个NSObject对象都有一个内部计数器，这个计数器跟踪对象的引用次数，被称为“引用计数”（Reference Count，简称RC）。当对象被创建时候，引用计数为1。为了保证对象的存在，可以调用retain方法保持对象，retain方法会使其引用计数加1，如果不需要这个对象可以调用release或autorelease方法，release或autorelease方法使其引用计数减1。当对象的引用计数为0的时候，系统运行环境才会释放对象内存。
引用计数示例如图所示，首先在第①步调用者A中创建了一个NSObject对象，这时该对象引用计数为1。在第②步调用者B中想使用这个NSObject对象，于是使用NSObject对象引用，但是为了防止使用过程中NSObject对象被释放，可以调用retain方法使引用计数加1，这时引用计数为2。在第③步调用者A中调用release或autorelease方法，使引用计数减1，这时引用计数为1。在第④步调用者C中调用release或autorelease方法，只是获得NSObject对象引用，并没有调用retain、release或autorelease方法，因此没有引起引用计数的变化。在第⑤步调用者B中调用release或autorelease方法使引用计数减1，这时引用计数为0。这个时候NSObject对象就内存就可以释放了。

来总结一下：

  1. 谁创建或拷贝对象，他也一定要负责调用NSObject对象release或autorelease方法，使引用计数减1，如图中调用者A在第①步，负责创建了NSObject对象，那么调用者A也必须是负责使引用计数减1，见第④步。
  2. 谁调用retain方法使引用计数加1，它也一定要负责调用NSObject对象release或autorelease方法，使引用计数减1，如图中调用者B在第②步，调用者B调用NSObject对象retain方法使引用计数加1，那么调用者B也必须是负责使引用计数减1，见第⑤步。
    对象所有权
    一个对象可以有一个或多个所有者，从所有者的角度看是对这个对象具有了“所有权”，从上图中看，调用者A和调用者B是所有者，他们可能是一段程序，可能是一个对象。他们对NSObject对象具有所有权，不再使用时候他们应该负责放弃对象所有权，当对象没有所有者时，引用计数为0，它才可以被释放。
    如上图如果按照对象所有权解释：调用者A创建或拷贝NSObject对象，这时调用者A就具有了NSObject对象的所有权，见第①步。调用者B调用NSObject对象retain方法，就获得了也NSObject对象的所有权，见第②步。调用者A调用NSObject对象release方法，放弃NSObject对象的所有权，见第③步。调用者C只是使用NSObject对象没有获得NSObject对象的所有权，见第④步。调用者B调用NSObject对象release方法，放弃NSObject对象的所有权，见第⑤步，但是调用者B使用这个NSObject对象过程中，由于其他调用者放弃所有权，导致NSObject对象被释放，那么调用者B中程序就会发生运行期错误。

——Core Foundation框架之内存托管对象与非托管对象

Swift中调用Core Foundation函数获得对象时候，对象分为：内存托管对象和内存非托管对象。

·内存托管对象
内存托管对象就是由编译器帮助管理内存，我们不需要调用CFRetain函数获得对象所有权，也不需要调用CFRelease函数放弃对象所有权。
获得这些内存托管对象的方法，是采用了CF_RETURNS_RETAINED或CF_RETURNS_NOT_RETAINED注释声明

func CFStringCreateWithCString(_ alloc: CFAllocator!, 

_ cStr: UnsafePointer<Int8>,

_ encoding: CFStringEncoding) -> CFString!    //内存托管对象
func CFHostCreateCopy(_ alloc: CFAllocator?,

_ host: CFHost) -> Unmanaged<CFHost>        //内存非托管对象

·内存非托管对象
内存非托管对象就是内存需要程序员自己管理。这是由于在获得对象的方法中没有使用CF_RETURNS_RETAINED或CF_RETURNS_NOT_RETAINED注释声明，编译器无法帮助管理内存。在具体使用时候我们可以上一节的方法判断是否为非内存托管对象。
内存非托管对象使用起来有些麻烦，要根据获得所有权方法，进行相应的处理。

  1. 如果一个函数名中包含Create或Copy，则调用者获得这个对象的同时也获得对象所有权，返回值Unmanaged<T>需要调用takeRetainedValue()方法获得对象。调用者不再使用对象时候，Swift代码中需要调用CFRelease函数放弃对象所有权，这是因为Swift是ARC内存管理的。
  2. 如果一个函数名中包含Get，则调用者获得这个对象的同时不会获得对象所有权，返回值Unmanaged<T>需要调用takeUnretainedValue()方法获得对象。

——Cocoa Touch设计模式及应用之单例模式

什么是设计模式。设计模式是在特定场景下对特定问题的解决方案，这些解决方案是经过反复论证和测试总结出来的。实际上，除了软件设计，设计模式也被广泛应用于其他领域，比如UI设计和建筑设计等。
下面来介绍Cocoa Touch框架中的设计模式中的单例模式。
单例模式
单例模式的作用是解决“应用中只有一个实例”的一类问题。在Cocoa Touch框架中，有UIApplication、NSUserDefaults和NSNotificationCenter等单例类。另外，NSFileManager和NSBundle类虽然属于Cocoa框架的内容，但也可以在Cocoa Touch框架中使用（Cocoa框架中的单例类有NSFileManager、NSWorkspace和NSApplication等）。
问题提出
在一个应用程序的生命周期中，有时候只需要某个类的一个实例。例如：当iOS应用程序启动时，应用的状态由UIApplication类的一个实例维护，这个实例代表了整个“应用程序对象”，它只能是一个实例，其作用是共享应用程序中的一些资源、控制应用程序的访问，以及保持应用程序的状态等。
解决方案
单例模式的实现有很多方案，苹果公司在《Using Swift with Cocoa and
Objective-C》官方文档中给出了一种单例模式的实现。最简单形式代码如下：

class Singleton {

static let
sharedInstance = Singleton()

}

上述代码采用static的类属性实现单例模式，这种类属性只被延迟加载执行一次，即便是在多线程情况下也只是执行一次，并且保证是线程安全的。
如果需要进行一些初始化，可以使用如下带有闭包形式代码：

class Singleton {

static let
sharedInstance: Singleton = {

let
instance = Singleton()

// 初始化处理

return
instance

}()

}

——Cocoa Touch设计模式及应用之目标与动作

目标(Target)与动作(Action)是iOS和OS X应用开发的中事件处理机制。

要实现目标与动作的连接有两种方式：Interface Builder连线实现和编程实现。

  1. Interface
    Builder连线实现
    Interface Builder连线实现就是故事板或Xib文件中，通过连线而现实。
  2. 编程实现
    编程实现是通过UIControl类addTarget(_:action:forControlEvents:)方法实现的，主要代码如下：

class ViewController: UIViewController {

override func viewDidLoad()
{

super.viewDidLoad()

self.view.backgroundColor
= UIColor.whiteColor()

let screen = UIScreen.mainScreen().bounds;

let labelWidth:CGFloat
= 90

let
labelHeight:CGFloat = 20

let
labelTopView:CGFloat = 150

let label = UILabel(frame:
CGRectMake((screen.size.width

-labelWidth)/2 , labelTopView,
labelWidth, labelHeight))

label.text = "Label"

//字体左右剧中

label.textAlignment = .Center

self.view.addSubview(label)

let button = UIButton(type:
UIButtonType.System)// 创建UIButton对象

button.setTitle("OK",
forState: UIControlState.Normal)

let
buttonWidth:CGFloat = 60

let
buttonHeight:CGFloat = 20

let
buttonTopView:CGFloat = 240

button.frame = CGRectMake((screen.size.width

-
buttonWidth)/2 , buttonTopView, buttonWidth, buttonHeight)

button.addTarget(self, action: "onClick:",

forControlEvents: UIControlEvents.TouchUpInside)

self.view.addSubview(button)

}

func onClick(sender:
AnyObject) {

NSLog("OK
Button onClick.")

}

...

}

上述代码中创建并设置UIButton对象，其中创建UIButton对象，参数type是设置按钮的样式，UIButton样式：

  • Custom。自定义类型。如果不喜欢圆角按钮，可以使用该类型。
  • System。系统默认属性，表示该按钮没有边框，在iOS 7之前按钮默认为圆角矩形。
  • Detail
    Disclosure。细节展示按钮，主要用于表视图中的细节展示。
  • Info Light和Info Dark。这两个是信息按钮，样式上与细节展示按钮一样，表示有一些信息需要展示，或有可以设置的内容。
  • Add Contact。添加联系人按钮
  • 代码调用addTarget(_:action:forControlEvents:)方法，方法第一个参数是target，即事件处理对象，本例中是self；方法第二个参数是action，即事件处理对象中的方法，
    代码中是"onClick:"，方法第三个参数是事件，TouchUpInside事件是按钮的触摸点击事件。
    如果调用如下无参数方法：

func onClick() {
}

调用代码如下：

button.addTarget(self, action: "onClick",

Ê   
forControlEvents: UIControlEvents.TouchUpInside)

区别在于action参数"onClick"方法名不同，action参数方法名的冒号暗示了方法名应该具有几个参数。如果要调用的方法是如下3个参数形式：

func onClick(sender: AnyObject, forEvent event: UIEvent)
{

}

那么调用代码如下：

button.addTarget(self, action: "onClick:forEvent:",

Ê    forControlEvents:
UIControlEvents.TouchUpInside)

其中"onClick:forEvent:"是调用方法名，onClick表示方法名也是，forEvent表示第二个参数的外部参数名。

——Cocoa Touch设计模式及应用之选择器

实现目标与动作关联使用UIControl类addTarget(_:action:forControlEvents:)方法，示例代码如下：

button.addTarget(self, action: "onClick:",

forControlEvents:
UIControlEvents.TouchUpInside)

其中的action参数"onClick:"事实上就是选择器（Selector）。

通过选择器调用方法，关键是方法名字，它有一定规律的。穷其根本是源自于Objective-C多重参数方法命名规律。方法名的冒号暗示了方法名应该具有几个参数，下面我们看几个示例：

//选择器为"onClick:"

func onClick(sender:
AnyObject) {

NSLog("onClick:")

}

//选择器为"onClick:forEvent:"

func onClick(sender:
AnyObject, forEvent event: UIEvent) {

NSLog("onClick:forEvent:")

}

//选择器为"onClickWithExtSender:forEvent:"

func onClick(extSender
sender: AnyObject, forEvent event: UIEvent) {

NSLog("onClickWithExtSender:forEvent:")

}

出于数据封装的需要，我们会在方法前面加private，使其变为私有方法，代码如下。

private func onClick(sender:
AnyObject) {

NSLog("onClick:")

}

但是这样方法在调用时候会出现如下错误：
unrecognized selector sent to instance 0x7f7f81499b10'

这个错误的意思是没有找到选择器所指定的方法，也就是没有找到onClick:方法。正确的做法是在方法前面添加@objc属性注释，这说明选择器是在objc runtime运行环境下调用的。

//选择器为"onClick:"

@objc private func
onClick(sender: AnyObject) {

NSLog("onClick:")

}

——Cocoa Touch设计模式及应用之通知机制

通知（Notification）机制是基于观察者（Observer）模式也叫发布/订阅（Publish/Subscribe）模式，是 MVC（ 模型-视图-控制器）模式的重要组成部分。

在软件系统中，一个对象状态改变也会连带影响其他很多对象的状态发生改变。能够实现这一需求的设计方案有很多，但能够做到复用性强且对象之间匿名通信的，观察者模式是其中最为适合的一个。

通知机制可以实现“一对多”的对象之间的通信。如图所示，在通知机制中对某个通知感兴趣的所有对象都可以成为接收者。首先，这些对象需要向通知中心（NSNotificationCenter）发出addObserver消息进行注册通知，在投送对象通过postNotificationName消息投送通知给通知中心，通知中心就会把通知广播给注册过的接收者。所有的接收者都不知道通知是谁投送的，更不关心它的细节。投送对象与接收者是一对多的关系。接收者如果对通知不再关注，会给通知中心发出removeObserver消息注销通知，以后不再接收通知。

——Cocoa Touch设计模式及应用之MVC模式

MVC（Model-View-Controller，模型-视图-控制器）模式是相当古老的设计模式之一，它最早出现在Smalltalk语言中。现在，很多计算机语言和架构都采用了MVC模式。

MVC模式概述
MVC模式是一种复合设计模式，由 “观察者”（Observer）模式、“策略”（Strategy）模式和“合成”（Composite）模式等组成。MVC模式由3个部分组成，如图所示，这3个部分的作用如下所示。
· 模型。保存应用数据的状态，回应视图对状态的查询，处理应用业务逻辑，完成应用的功能，将状态的变化通知视图。
· 视图。为用户展示信息并提供接口。用户通过视图向控制器发出动作请求，然后再向模型发出查询状态的申请，而模型状态的变化会通知给视图。
· 控制器。接收用户请求，根据请求更新模型。另外，控制器还会更新所选择的视图作为对用户请求的回应。控制器是视图和模型的媒介，可以降低视图与模型的耦合度，使视图和模型的权责更加清晰，从而提高开发效率。

对应于哲学中的“内容”与“形式”， 在MVC模型中，模式是“内容”，它存储了视图所需要的数据，视图是“形式”，是外部表现方式，而控制器是它们的媒介。
Cocoa Touch中的MVC模式
上面我们讨论的是通用的MVC模式，而Cocoa和Cocoa Touch框架中的MVC模式与传统的MVC模式略有不同，前者的模型与视图不能进行任何通信，所有的通信都是通过控制器完成的，如图所示。

在Cocoa Touch框架的UIKit框架中，UIViewController是所有控制器的根类，如UITableViewController、UITabBarController和UINavigationController。UIView是视图和控件的根类。

——Cocoa Touch设计模式及应用之响应者链与触摸事件

应用与用户进行交互，依赖于各种各样的事件。事件响应者对象是可以响应事件并对其进行处理的对象，响应者链是由一系列链接在一起的响应者组成的。响应者链在事件处理中是非常重要的，响应者链可以把用
户事件路由给正确的对象。

响应者对象与响应链
UIResponder是所有响应者对象的基类，它不仅为事件处理，而且也为常见的响应者行为定义编程接口。UIApplication、UIView（及其子类，包括UIWindow）和UIViewController（及其子类）都直接或间接地继承自UIResponder类。

第一响应者是应用程序中当前负责接收触摸事件的响应者对象（通常是一个UIView对象）。UIWindow对象以消息的形式将事件发送给第一响应者，使其有机会首先处理事件。如果第一响应者没有进行处理，系统就将事件（通过消息）传递给响应者链中的下一个响应者，看看它是否可以进行处理。
响应者链是一系列链接在一起的响应者对象，它允许响应者对象将处理事件的责任传递给其他更高级别的对象。随着应用程序寻找能够处理事件的对象，事件就在响应者链中向上传递。响应者链由一系列“下一个响应者”组成。
1．第一响应者将事件传递给它的视图控制器（如果有的话），然后是它的父视图。
2．类似地，视图层次中的每个后续视图都首先传递给它的视图控制器（如果有的话），然后是它的父视图。
3．最上层的容器视图将事件传递给UIWindow对象。
4．UIWindow对象将事件传递给UIApplication单例对象。

触摸事件
触摸（UITouch）对象表示屏幕上的一个触摸事件，访问触摸是通过UIEvent对象传递给事件响应者对象的。触摸对象有时间和空间两方面。
1．时间方面
时间方面信息称为阶段（phase），表示触摸是否刚刚开始、是否正在移动或处于静止状态，以及何时结束，也就是手指何时从屏幕抬起。
在给定的触摸阶段中，如果发生新的触摸动作或已有的触摸动作发生变化，则应用程序就会发送这些消息。

  • 当一个或多个手指触碰屏幕时，发送touchesBegan:withEvent:消息。
  • 当一个或多个手指在屏幕上移动时，发送touchesMoved:withEvent:消息。
  • 当一个或多个手指离开屏幕时，发送touchesEnded:withEvent:消息。

2．空间方面
触摸点对象还包括当前在视图或窗口中的位置信息，以及之前的位置信息（如果有的话）。下面的方法是可以获得触摸点所在窗口或视图中的位置。

func locationInView(_
view: UIView?) -> CGPoint

获得前一个触摸点所在窗口或视图中的位置信息：

func previousLocationInView(_ view: UIView?) -> CGPoint

——Swift与Objective-C混合编程之语言

在Swift语言出现之前，开发iOS或OS X应用主要使用Objective-C语言，此外还可以使用C和C++语言，但是UI部分只能使用Objective-C语言。

选择语言
Swift语言出现后，苹果公司给程序员提供了更多的选择，让这两种语言并存。既然是并存，我们就有4种方式可以选择：

  • 采用纯Swift的改革派方式；
  • 采用纯Objective-C的保守派方式；
  • 采用Swift调用Objective-C的左倾改良派方式；
  • 采用Objective-C调用Swift的右倾改良派方式。

文件扩展名

在Xcode等工具开发iOS或OS X应用可以编写多种形式的源文件，原本就可以使用Objective-C、C和C++语言，Swift语言出现后源文件的形式更加多样。可能的文件扩展名说明：

——Swift与Objective-C混合编程之Swift与Objective-C API映射

Swift与Objective-C API映射

在混合编程过程中Swift与Objective-C调用是双向的，由于不同语言对于相同API的表述是不同的，他们之间是有某种映射规律的，这种API映射规律主要体现在构造函数和方法两个方面。

1、构造函数映射
在Swift与Objective-C语言进行混合编程时，首先涉及到调用构造函数实例化对象问题，不同语言下构造函数表述形式不同，如图是苹果公司官方API文档，描述了NSString类的一个构造函数。

Swift构造函数除了第一个参数外，其它参数的外部名就是选择器对应部分名。规律的其它细节图中已经解释的很清楚了，这个规律反之亦然，这里不再赘述。
2、方法名映射

在Swift与Objective-C语言进行混合编程时，不同语言下方法名表述形式也是不同的，如图是苹果公司官方API文档，描述了NSString类的rangeOfString:options:range:方法。

选择器第一个部分rangeOfString作为方法名，一般情况下Swift方法第一个参数的外部参数名是要省略的，“_”符号表示省略。之后的选择器各部分名（如：options和range），作为外部参数名。除了参数名对应为，参数类型也要对应下来。

Swift
2.0之后方法可以声明抛出错误，这些能抛出错误的方法，不同语言下方法名表述形式如图下图所示，是writeToFile:atomically:encoding:error:苹果公司官方API文档。

比较两种不同语言，我们会发现error参数在Swift语言中不再使用，而是在方法后添加了throws关键字。
这种映射规律不仅仅只适用于苹果公司官方提供的Objective-C类，也适用于自己编写的Objective-C类。

——Swift与C/C++混合编程之数据类型映射

如果引入必要的头文件，在Objective-C语言中可以使用C数据类型。而在Swift语言中是不能直接使用C数据类型，苹果公司为Swift语言提供与C语言相对应数据类型。这些类型主要包括：C语言基本数据类型和指针类型。

如表所述是Swift数据类型与C语言基本数据类型对应关系表。

Swift语言中的这些数据类型与Swift原生的数据类型一样，本质上都是结构体类型。

如表所述是Swift数据类型与C语言指针数据类型对应关系表。

从表可见针对C语言多样的指针形式，Swift主要通过提供了三种不安全的泛型指针类型：UnsafePointer<T>、UnsafeMutablePointer<T>和AutoreleasingUnsafeMutablePointer<T>。T是泛型占位符，表示不同的数据类型。另外，还有COpaquePointer类型是Swift中无法表示的C指针类型。
下面我们分别介绍一下。

    1. UnsafePointer<T>
      UnsafePointer<T>是一个比较常用的常量指针类型，这种指针对象需要程序员自己手动管理内存，即需要自己申请和释放内存。它一般是由其他的指针创建。它的主要的构造函数有：
      · init( other: COpaquePointer)。通过COpaquePointer类型指针创建。
      · init<U>(       from:
      UnsafeMutablePointer<U>)。通过 UnsafeMutablePointer类型指针创建。
      · init<U>(_ from: UnsafePointer<U>)。通过UnsafePointer类型指针创建。
      UnsafePointer<T>主要的属性：
      · memory。只读属性，它能够访问指针指向的内容。
      UnsafePointer<T>主要的方法：
      · successor() -> UnsafePointer<T>。获得指针指向的下一个内存地址的内容。
      · predecessor() -> UnsafePointer<T>。获得指针指向的上一个内存地址的内容。
    2. UnsafeMutablePointer<T>
      UnsafeMutablePointer<T>是一个比较常用的可变指针类型，这种指针对象需要程序员自己手动管理内存，自己负责申请和释放内存。可变指针可以由其他的指针创建，也可以可变指针通过alloc(:)方法申请内存空间，再调用initialize(:)方法初始化指针指向数值。当指针对象释放时候需要调用destroy()方法销毁指针指向对象，它是initialize(:)方法的反向操作，他们两个方法在代码中应该成对出现的。最后还要调用dealloc(:)方法释放指针指向的内存空间，它是alloc(_:)方法的反向操作，这两个方法在代码中也应该成对出现。
    3. AutoreleasingUnsafeMutablePointer<T>
      AutoreleasingUnsafeMutablePointer<T>被称为自动释放指针，在方法或函数中声明为该类型的参数，是输入输出类型的，在调用方法或函数过程中，参数先首先被拷贝到一个无所有权的缓冲区，在方法或函数内使用的这个缓冲区，当方法或函数返回时，缓冲区数据重新写回到参数。

      这是我在学Swift整理的基础笔记，希望给更多刚学IOS开发者带来帮助，在这里博主非常感谢大家的支持！
      到这里就基本完成了Swift语言基础笔记整理了。  如果大家觉得此博文对您有帮助，那就动动你的小手指点个赞！！   哈哈，感谢各位博友的支持！！！

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