13.OC和Swift混编

OC 和 Swift 运行时简介

Objective-C 运行时

动态类型(dynamic typing)
动态绑定(dynamic binding)
动态装载(dynamic loading)

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派发方式

直接派发 (Direct Dispatch)
函数表派发 (Table Dispatch )
消息机制派发 (Message Dispatch )

直接派发

直接派发是最快的, 不止是因为需要调用的指令集会更少, 并且编译器还能够有很大的优化空间, 例如函数内联等, 直接派发也有人称为静态调用。
然而, 对于编程来说直接调用也是最大的局限, 而且因为缺乏动态性所以没办法支持继承和多态。

函数表派发

函数表派发是编译型语言实现动态行为最常见的实现方式. 函数表使用了一个数组来存储类声明的每一个函数的指针. 大部分语言把这个称为 “virtual table”(虚函数表), Swift 里称为 “witness table”. 每一个类都会维护一个函数表, 里面记录着类所有的函数, 如果父类函数被 override 的话, 表里面只会保存被 override 之后的函数. 一个子类新添加的函数, 都会被插入到这个数组的最后. 运行时会根据这一个表去决定实际要被调用的函数.

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查表是一种简单, 易实现, 而且性能可预知的方式. 然而, 这种派发方式比起直接派发还是慢一点. 从字节码角度来看, 多了两次读和一次跳转, 由此带来了性能的损耗. 另一个慢的原因在于编译器可能会由于函数内执行的任务导致无法优化. (如果函数带有副作用的话)
这种基于数组的实现, 缺陷在于函数表无法拓展. 子类会在虚数函数表的最后插入新的函数, 没有位置可以让 extension 安全地插入函数.

消息机制派发

消息机制是调用函数最动态的方式. 也是 Cocoa 的基石, 这样的机制催生了 KVO, UIAppearence 和 CoreData 等功能. 这种运作方式的关键在于开发者可以在运行时改变函数的行为. 不止可以通过 swizzling 来改变, 甚至可以用 isa-swizzling 修改对象的继承关系, 可以在面向对象的基础上实现自定义派发.

04

Swift 运行时

纯 Swift 类的函数调用已经不再是 Objective-c 的运行时发消息，而是类似 C++ 的 vtable，在编译时就确定了调用哪个函数，所以没法通过 runtime 获取方法、属性。
而 Swift 为了兼容 Objective-C，凡是继承自 NSObjec t的类都会保留其动态性，所以我们能通过 runtime 拿到他的方法。这里有一点说明:老版本的 Swift(如2.2)是编译期隐式的自动帮你加上了@objc，而4.0以后版本的 Swift 编译期去掉了隐式特性，必须使用显式添加。
不管是纯 Swift 类还是继承自 NSObject 的类只要在属性和方法前面添加 @objc 关键字就可以使用 runtime。

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值类型总是会使用直接派发, 简单易懂
而协议和类的 extension 都会使用直接派发
NSObject 的 extension 会使用消息机制进行派发
NSObject 声明作用域里的函数都会使用函数表进行派发.
协议里声明的, 并且带有默认实现的函数会使用函数表进行派发

Swift 运行时-final @objc

可以在标记为 final 的同时, 也使用 @objc 来让函数可以使用消息机制派发. 这么做的结果就是, 调用函数的时候会使用直接派发, 但也会在 Objective-C 的运行时里注册相应的 selector. 函数可以响应 perform(selector:) 以及别的 Objective-C 特性, 但在直接调用时又可以有直接派发的性能.

https://github.com/apple/swift/blob/ f4db1dd7a4abba2685247e1a7415d4fcb91f640d/stdlib/public/runtime/SwiftObject.h

桥接

相互调用

Swift 调用 OC

新建1个桥接头文件，文件名格式默认为:{targetName}-Bridging-Header.h
在{targetName}-Bridging-Header.h 文件中#import OC需要暴露给Swift的内容
如果C语言暴露给Swift的函数名跟Swift中的其他函数名冲突了
可以在Swift中使用 @_silgen_name 修改C函数名

 // C语言
int sum(int a, int b) {
return a + b; 
}

 // Swift
@_silgen_name("sum") func swift_sum(_ v1: Int32, _ v2: Int32) -> Int32 
print(swift_sum(10, 20)) // 30
print(sum(10, 20)) // 30

OC 调用 Swift

Xcode已经默认生成一个用于OC调用Swift的头文件，文件名格式是: {targetName}-Swift.h
Swift暴露给OC的类最终继承自NSObject

//使用@objcMembers修饰类
//代表默认所有成员都会暴露给OC(包括扩展中定义的成员)
//最终是否成功暴露，还需要考虑成员自身的访问级别
@objcMembers class Car: NSObject {
    var price: Double
    var band: String
    init(price: Double, band: String) {
        self.price = price
        self.band = band
    }
    func run() {
        print(price, band, "run")
    }
    static func run() { print("Car run") }
}
extension Car {
    func test() { print(price, band, "test") }
}

可以通过@objc 重命名Swift暴露给OC的符号名(类名、属性名、函数名等)

  @objc(MJCar)
@objcMembers class Car: NSObject {
var price: Double
@objc(name)
var band: String
init(price: Double, band: String) {
self.price = price
self.band = band }
@objc(drive)
func run() { print(price, band, "run") } static func run() { print("Car run") }
}
extension Car {
    @objc(exec:v2:)
func test() { print(price, band, "test") } }
MJCar *c = [[MJCar alloc] initWithPrice:10.5 band:@"BMW"]; c.name = @"Bently";
c.price = 108.5;
[c drive]; // 108.5 Bently run
[c exec:10 v2:20]; // 108.5 Bently test [MJCar run]; // Car run

NS_SWIFT_NAME

在 Objective-C 中，重新命名在swift中的名称。

NS_SWIFT_UNAVAILABLE

在 Swift 中不可见，不能使用。

采坑指南

Subclass

对于自定义的类而言，Objective-C 的类，不能继承自 Swift 的类，即要混编的 OC 类不能是 Swift 类的子类。反过来，需要混编的 Swift 类可以继承自 OC 的类。

宏

定义一个常量值，后面可以方便使用;如 #define TOOLBAR_HEIGHT 44;
定义一个不变化的常用值，或者一个较长的对象属性;如#define SCREEN_WIDTH ([[UIScreen mainScreen] bounds].size.width);
定义一个会变化的常用变量值，或者一个较长的对象属性;如:#define STATUS_BAR_HEIGHT ([UIApplication sharedApplication].statusBarFrame.size.height);
定义一个带参数的宏，类似于一个函数;如#define RGB_COLOR(r,g,b) [UIColor colorWithRed:r/255.f green:g/255.f blue:b/255.f alpha:1.0]
第一种的话就比较简单，可以直接使用let TOOLBAR_HEIGTH:CGFloat = 44来替换就可以了;
第二种因为后面的值永远不会改变，也可以使用let来替换;可以用let SCREEN_WIDTH = UIScreen.mainScreen().bounds.size.width;
第三种情况，也就是后面的值会发生改变，如状态栏高度，就不能够使用let来替换了，因为let是定义的常量，如果使用let，将会导致不能够获取正确的值;这里可以使用函数来获取:func STATUSBAR_HEIGHT() -> CGFloat { return UIApplication.sharedApplication().statusBarFrame.size.height };使用时通过函数STATUSBAR_HEIGTH()获取状态栏高度;
第四种，因为有输入参数，所以也只能使用函数来替换;如:func RGB_COLOR(r:CGFloat, g:CGFloat, b:CGFloat) -> UIColor {return UIColor(red: r, green: g, blue: b, alpha: 1.0)};

Swift 独有特性

Swift 中有许多 OC 没有的特性，比如，Swift 有元组、为一等公民的函数、还有特有的枚举类型。所以，要使用的混编文件要注意 Swift 独有属性问题。

NS_REFINED_FOR_SWIFT

Objective-C 的 API 和 Swift 的风格相差比较大，Swift 调用 Objective-C 的API时可能由于数据类型等不一致导致无法达到预期(比如，Objective-C 里的方法采用了C语言风格的多参数类型;或者 Objective-C 方法返回 NSNotFound，在 Swift 中期望返回 nil)。这时候就要 NS_REFINED_FOR_SWIFT了。

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知识点

// MARK: 类似于OC中的 #pragma mark
// MARK: - 类似于OC中的 #pragma mark -
// TODO: 用于标记未完成的任务
// FIXME: 用于标记待修复的问题

条件编译

func log<T>(_ msg: T,
            file: NSString = #file,
            line: Int = #line,
            fn: String = #function) {
    #if DEBUG
    let prefix = "\(file.lastPathComponent)_\(line)_\(fn):"
    print(prefix, msg)
    #endif
}

API可用性

@available(iOS 10, macOS 10.15, ) class Person {}
struct Student {
@available(, unavailable, renamed: "study")
func study_() {}
func study() {}

@available(iOS, deprecated: 11)
@available(macOS, deprecated: 10.12)
func run() {}
}

参考： https://docs.swift.org/swift-book/ReferenceManual/Attributes.html

可以通过@objc 重命名Swift暴露给OC的符号名(类名、属性名、函数名等)

@objc(MJCar)
@objcMembers class Car: NSObject {
      var price: Double
      @objc(name)
       var band: String
       init(price: Double, band: String) {
              self.price = price
              self.band = band
       }
        @objc(drive)
         func run() { print(price, band, "run") } 
        static func run() { print("Car run") }
}
extension Car {
        @objc(exec:v2:)
        func test() { print(price, band, "test") } }

Swift中依然可以使用选择器，使用#selector(name)定义一个选择器
必须是被@objcMembers或@objc修饰的方法才可以定义选择器

 @objcMembers class Person: NSObject {
          func test1(v1: Int) { print("test1") }
          func test2(v1: Int, v2: Int) { print("test2(v1:v2:)") }
          func test2(_ v1: Double, _ v2: Double) { print("test2(_:_:)") } 
          func run() {
                    perform(#selector(test1)) perform(#selector(test1(v1:)))                   
                    perform(#selector(test2(v1:v2:)))       
                    perform(#selector(test2(_:_:))) 
                    perform(#selector(test2 as (Double, Double) -> Void))
          } 
}

关联对象(Associated Object)

在Swift中，class依然可以使用关联对象
默认情况，extension不可以增加存储属性
借助关联对象，可以实现类似extension为class增加存储属性的效果

class Person {}
extension Person {
private static var AGE_KEY: Void?
var age: Int {
get {
(objc_getAssociatedObject(self, &Self.AGE_KEY) as? Int) ?? 0
}
set {
objc_setAssociatedObject(self, &Self.AGE_KEY,newValue, .OBJC_ASSOCIATION_ASSIGN)
}
}
}

var p = Person()
print(p.age) // 0
p.age = 10
print(p.age) // 10