Swift 中的指针

虽然在Swift中是不推荐直接访问指针的，但是Swift还是保留了访问指针的方法，当然，完全抛弃C一套的东西还是相当困难的。

UnsafePointer

在C中，我们有如下的方法：

void method(const int *num) {
    printf("%d",*num);
} 

其对应的Swift方法是：

func method(_ num: UnsafePointer<CInt>) {
    print(num.pointee)
}

其中CInt对应的就是C中的Int类型，类似的还有CBool和CChar等。C方法中num是不可变的，那么对应的UnsafePointer也是不可变的。Swift中可变的指针类型是UnsafeMutablePointer。
这里通过指针直接去操作内存是一种很不安全的行为，所以Swift的指针类型前加了一个Unsafe来强调。

C指针的内存管理

在C中声明了一个内存块在不用的时候要记得释放。在Swift中依然如此。

来看一个例子：

let size = 10
var pointer = UnsafeMutablePointer<Int>.allocate(capacity: size) // 申请内存
for idx in 0..<size {
    pointer.advanced(by: idx).pointee = idx
}
pointer.advanced(by: 9) // 输出内存地址

pointer.deallocate(capacity: size) // 释放内存

我们在Swift申请一块内存可以用allocate方法，但是UnsafeMutablePointer并不能自动进行内存管理，需要我们手动去释放，有点像ARC。
UnsafeMutablePointer提供了一个方法 advanced(by:) 来遍历内存，这个方法返回了另一个 UnsafeMutablePointer

func advanced(by n: Int) -> UnsafeMutablePointer<Pointee>

上面的代码用这个方法为指针赋值。

在申请到内存之后我们还可以用initialize方法来创建这个指针。
错误的例子：

class MyClass {
    var a = 1
    deinit {
        print("deinit")
    }
}

var pointer: UnsafeMutablePointer<MyClass>!

pointer = UnsafeMutablePointer<MyClass>.allocate(capacity: 1)
pointer.initialize(to: MyClass())

print(pointer.pointee.a)  // 1

pointer = nil

虽然这里设置pointer为nil，但是内存并不会被释放，就如前面所说的，UnsafeMutablePointer时不会自动进行内存管理的，这就造成了内存泄露。正确的做法是为 pointer 加入 deinitialize 和 deallocate，它们分别会释放指针指向的内存的对象以及指针自己本身：

var pointer: UnsafeMutablePointer<MyClass>!

pointer = UnsafeMutablePointer<MyClass>.allocate(capacity: 1)
pointer.initialize(to: MyClass())

print(pointer.pointee.a)
pointer.deinitialize()
pointer.deallocate(capacity: 1)
pointer = nil

// 输出：
// 1
// deinit

如果我们在 deallocate 之后再去访问 pointer 或者再次调用 deallocate 的话，迎接我们的自然是崩溃。

数组指针

对于上面用advanced(by:)来遍历内存并且赋值，Swift 还有一个 UnsafeBufferPointer 的结构体来更方便的实现这个需求。这个结构体是一个Swift数组和指针的桥梁。如果我们使用 UnsafePointer 来作为变量从而调用创建函数创建一个 UnsafeBufferPointer ，我们将能够使用大多数的Swift原生的数组（Array）方法，因为 UnsafeBufferPointer 遵守并实现了 Collections ， Indexable 和 RandomAccessCollection 协议。所以我们可以像这样遍历内存：

var pointerBuffer = UnsafeBufferPointer(start: pointer, count: size)
pointerBuffer.forEach{
    print("\($0)") // 输出 0 到 9
}
// 这段代码放在pointer被deallocate之前

当我们提到 UnsafeBufferPointer 的是一个Swift中数组的桥梁的时候，这也意味着我们很容易使用 UnsafeBufferPointer 来调用一个已经存在的数组，比如说下面这个例子：

var a = [1, 2, 3]
a.withUnsafeBufferPointer {
    print($0.baseAddress) // 输出数组地址
}

如果我们只打印$0那么我们将看到类似这样的输出UnsafeBufferPointer(start: 0x00006080000710e0, count: 3)

那么我们也可以换一种方式来打印数组的地址：

var pbArray = UnsafeBufferPointer(start: &a, count: a.count)
if let pointer = pbArray.baseAddress {
    pointer
}

在处理C的API时，我们就可以这样去将C的方法转换成Swift的形式，以及管理指针和内存，但是内存管理一定要严谨，否则，崩溃随时可能发生。