IOS开发之 __bridge __bridge_transfer和__bridge_retained

Core Foundation 框架

Core Foundation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。以下列举该框架支持进行管理的数据以及可提供的服务：

群体数据类型 (数组、集合等)
程序包
字符串管理
日期和时间管理
原始数据块管理
偏好管理
URL及数据流操作
线程和RunLoop
port和soket通讯
Core Foundation框架和Foundation框架紧密相关，它们为同样功能提供接口，但Foundation框架提供Objective-C接口。

假设您将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是说您能够在某个框架的方法或函数同一时候使用Core Foundatio和Foundation 框架中的某些类型。非常多数据类型支持这一特性，当中包含群体和字符串数据类型。每一个框架的类和类型描写叙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 框架參考。

自 Xcode4.2 開始导入ARC机制后，为了支持对象间的转型，Apple又添加了很多转型用的keyword。这一讲我们就来了解其使用方法，以及产生的理由。

引子
我们先来看一下ARC无效的时候，我们写id类型转void*类型的写法：

id obj = [[NSObject alloc] init];
void *p = obj;
反过来，当把void*对象变回id类型时，仅仅是简单地例如以下来写，

id obj = p;
[obj release];
可是上面的代码在ARC有效时。就有了以下的错误：

    error: implicit conversion of an Objective-C pointer
        to ’void *’ is disallowed with ARC
        void *p = obj;
                  ^
 
    error: implicit conversion of a non-Objective-C pointer
        type ’void *’ to ’id’ is disallowed with ARC
        id o = p;
                ^

__bridge
为了解决这一问题。我们使用 __bridge keyword来实现id类型与void*类型的相互转换。

看以下的样例。

id obj = [[NSObject alloc] init];
 
void *p = (__bridge void *)obj;
 
id o = (__bridge id)p;
将Objective-C的对象类型用 __bridge 转换为 void* 类型和使用 __unsafe_unretained keyword修饰的变量是一样的。

被代入对象的全部者须要明白对象生命周期的管理，不要出现异常訪问的问题。

除过 __bridge 以外，还有两个 __bridge 相关的类型转换keyword：

__bridge_transfer
__bridge_retained
接下来，我们将看看这两个keyword的差别。

 

__bridge_retained
先来看使用 __bridge_retained keyword的样例程序：

id obj = [[NSObject alloc] init];
 
void *p = (__bridge_retained void *)obj;
从名字上我们应该能理解其意义：类型被转换时。其对象的全部权也将被变换后变量所持有。假设不是ARC代码，类似以下的实现：

id obj = [[NSObject alloc] init];
 
void *p = obj;
[(id)p retain];
能够用一个实际的样例验证，对象全部权是否被持有。

void *p = 0;
 
{
    id obj = [[NSObject alloc] init];
    p = (__bridge_retained void *)obj;
}
 
NSLog(@"class=%@", [(__bridge id)p class]);
出了大括号的范围后，p 仍然指向一个有效的实体。

说明他拥有该对象的全部权。该对象没有由于出其定义范围而被销毁。

__bridge_transfer
相反。当想把本来拥有对象全部权的变量，在类型转换后，让其释放原先全部权的时候，须要使用 __bridge_transfer keyword。文字有点绕口，我们还是来看一段代码吧。

假设ARC无效的时候，我们可能须要写以下的代码。

// p 变量原先持有对象的全部权
id obj = (id)p;
[obj retain];
[(id)p release];
那么ARC有效后。我们能够用以下的代码来替换：

// p 变量原先持有对象的全部权
id obj = (__bridge_transfer id)p;
能够看出来，__bridge_retained 是编译器替我们做了 retain 操作，而 __bridge_transfer 是替我们做了 release1。

Toll-Free bridged
在iOS世界，主要有两种对象：Objective-C 对象和 Core Foundation 对象0。

Core Foundation 对象主要是有C语言实现的 Core Foundation Framework 的对象，当中也有对象引用计数的概念，仅仅是不是 Cocoa Framework::Foundation Framework 的 retain/release，而是自身的 CFRetain/CFRelease 接口。

这两种对象间能够互相转换和操作，不使用ARC的时候，单纯的用C原因的类型转换，不须要消耗CPU的资源。所以叫做 Toll-Free bridged。比方 NSArray和CFArrayRef, NSString和CFStringRef。他们尽管属于不同的 Framework，可是具有同样的对象结构，所以能够用标准C的类型转换。

比方不使用ARC时。我们用以下的代码：

NSString *string = [NSString stringWithFormat:...];
CFStringRef cfString = (CFStringRef)string;
相同，Core Foundation类型向Objective-C类型转换时，也是简单地用标准C的类型转换就可以。

可是在ARC有效的情况下，将出现类似以下的编译错误：

    Cast of Objective-C pointer type ‘NSString *’ to C pointer type ‘CFStringRef’ (aka ‘const struct __CFString *’) requires a bridged cast
    Use __bridge to convert directly (no change in ownership)
    Use __bridge_retained to make an ARC object available as a +1 ‘CFStringRef’ (aka ‘const struct __CFString *’)
错误中已经提示了我们须要如何做：用 __bridge 或者 __bridge_retained 来转型，其区别就是变更对象的全部权。

正由于Objective-C是ARC管理的对象，而Core Foundation不是ARC管理的对象。所以才要特意这样转换，这与id类型向void*转换是一个概念。

也就是说，当这两种类型（有ARC管理，没有ARC管理）在转换时，须要告诉编译器如何处理对象的全部权。

上面的样例，使用 __bridge/__bridge_retained 后的代码例如以下：

NSString *string = [NSString stringWithFormat:...];
CFStringRef cfString = (__bridge CFStringRef)string;
仅仅是单纯地运行了类型转换。没有进行全部权的转移，也就是说，当string对象被释放的时候，cfString也不能被使用了。

NSString *string = [NSString stringWithFormat:...];
CFStringRef cfString = (__bridge_retained CFStringRef)string;
...
CFRelease(cfString); // 因为Core Foundation的对象不属于ARC的管理范畴，所以须要自己release
使用 __bridge_retained 能够通过转换目标处（cfString）的 retain 处理，来使全部权转移。即使 string 变量被释放，cfString 还是能够使用详细的对象。

仅仅是有一点，因为Core Foundation的对象不属于ARC的管理范畴。所以须要自己release。

实际上，Core Foundation 内部。为了实现Core Foundation对象类型与Objective-C对象类型的相互转换，提供了以下的函数。

CFTypeRef  CFBridgingRetain(id  X)  {
    return  (__bridge_retained  CFTypeRef)X;
}
 
id  CFBridgingRelease(CFTypeRef  X)  {
    return  (__bridge_transfer  id)X;
}
所以，能够用 CFBridgingRetain 替代 __bridge_retained keyword：

NSString *string = [NSString stringWithFormat:...];
CFStringRef cfString = CFBridgingRetain(string);
...
CFRelease(cfString); // 因为Core Foundation不在ARC管理范围内，所以须要主动release。

__bridge_transfer
全部权被转移的同一时候，被转换变量将失去对象的全部权。当Core Foundation对象类型向Objective-C对象类型转换的时候。会经经常使用到 __bridge_transfer keyword。

CFStringRef cfString = CFStringCreate...();
NSString *string = (__bridge_transfer NSString *)cfString;
 
// CFRelease(cfString); 由于已经用 __bridge_transfer 转移了对象的全部权，所以不须要调用 release
相同。我们能够使用 CFBridgingRelease() 来取代 __bridge_transfer keyword。

CFStringRef cfString = CFStringCreate...();
NSString *string = CFBridgingRelease(cfString);

总结
由上面的学习我们了解到 ARC 中类型转换的使用方法。那么我们实际使用中依照如何的原则或者方法来区分使用呢。以下我总结了几点关键要素。

明白被转换类型是否是 ARC 管理的对象
Core Foundation 对象类型不在 ARC 管理范畴内
Cocoa Framework::Foundation 对象类型（即一般使用到的Objectie-C对象类型）在 ARC 的管理范畴内
假设不在 ARC 管理范畴内的对象，那么要清楚 release 的责任应该是谁
各种对象的生命周期是如何的
1. 声明 id obj 的时候。事实上是缺省的申明了一个 __strong 修饰的变量，所以编译器自己主动地增加了 retain 的处理，所以说 __bridge_transfer keyword仅仅为我们做了 release 处理。