Swift Academy · Oppitunti

UnsafePointer ja UnsafeMutablePointer

Lue ja kirjoita raakaa muistia huolellisesti.

Oppitunti 2/413 vaihetta

UnsafePointer ja UnsafeMutablePointer on ilmainen Swift Academy-oppitunti CoddyKitissä. Tämä on oppitunti 2/4. Voit lukea tästä oppimispolusta kokonaan mitkä tahansa 3 oppituntia ilmaiseksi — sen jälkeen CoddyKit PRO avaa kaikki oppitunnit sekä käytännön harjoittelun sisäänrakennetulla koodieditorilla ja ympäri vuorokauden toimivalla tekoälytuutorilla. Oppitunti kuuluu Swift Academy-oppimispolkuun, ja edistymisesi synkronoituu verkon ja CoddyKit-sovelluksen välillä. Swift Academy-kurssilla on yhteensä 4 oppituntia.

Tyypitetyt osoittimet Swiftissä

Swiftin turvalliset viitteet eivät paljasta raakaosoitteita, mutta kun yhteensopivuutta tarvitaan C:n kanssa tai rakennetaan matalan tason tietorakenteita, käytetään tyypitettyjä osoittimia: UnsafePointer<T> vain lukuun ja UnsafeMutablePointer<T> lukuun ja kirjoittamiseen.

Tyypitetty osoitin tuntee elementin tyypin, joten se voi laskea siirtymät ja lukea oikein tyypitetyn arvon.

// A pointer to an Int we can read but not write
func readFirst(_ p: UnsafePointer<Int>) -> Int {
    return p.pointee
}

pointee-ominaisuus

pointee on arvo, johon osoitin tällä hetkellä viittaa. Muuttuvalla osoittimella voit sekä lukea että määrittää sen arvon; vain lukuun tarkoitetulla osoittimella voit ainoastaan lukea.

pointee-ominaisuuden käyttäminen alustamattomassa tai vapautetussa muistissa aiheuttaa määrittelemätöntä toimintaa — tyyppijärjestelmä ei havaitse tätä virhettä.

let p = UnsafeMutablePointer<Int>.allocate(capacity: 1)
p.initialize(to: 42)
print(p.pointee)   // 42
p.pointee = 99
print(p.pointee)   // 99

Muistin varaaminen

UnsafeMutablePointer<T>.allocate(capacity:) varaa tilaa capacity määrälle elementtejä, mutta ei alusta niitä. Muisti on raakaa, ja sen lukeminen ennen alustusta on kiellettyä.

// Reserve space for 3 Doubles (uninitialized)
let buffer = UnsafeMutablePointer<Double>.allocate(capacity: 3)
// Must initialize before reading any element

Alustaminen ja alustuksen purkaminen

Ennen lukemista sinun on kutsuttava initialize-metodia. Ennen puhdistusta tarvitsevien tyyppien, kuten luokkien tai merkkijonojen, vapauttamista sinun on kutsuttava deinitialize-metodia niiden resurssien vapauttamiseksi.

Elinkaari on: allocate → initialize → use → deinitialize → deallocate.

let p = UnsafeMutablePointer<String>.allocate(capacity: 1)
p.initialize(to: "hello")
print(p.pointee)
p.deinitialize(count: 1) // releases the String
p.deallocate()

Yhdistä allocate aina deallocateen

Jokaista allocate-kutsua kohden on tehtävä täsmälleen yksi deallocate-kutsu, muuten muisti vuotaa. defer-lauseen käyttäminen heti varauksen jälkeen on turvallisin toimintamalli, koska se suoritetaan riippumatta siitä, miten funktio päättyy.

func process() {
    let p = UnsafeMutablePointer<Int>.allocate(capacity: 1)
    defer { p.deallocate() }
    p.initialize(to: 7)
    print(p.pointee)
} // deallocate runs here automatically

Osoitinlaskenta

Tyypitetyt osoittimet tukevat indeksointia ja laskentaa elementtiyksiköissä, eivät tavuissa. p + 2 siirtää osoitinta kahden T-tyypin siirtymän verran. p[i] on lyhenne ilmaisulle (p + i).pointee.

let p = UnsafeMutablePointer<Int>.allocate(capacity: 3)
p.initialize(repeating: 0, count: 3)
p[0] = 10
p[1] = 20
p[2] = 30
print((p + 1).pointee) // 20
p.deinitialize(count: 3)
p.deallocate()

Useiden elementtien alustaminen

Muistilohkossa initialize(repeating:count:) asettaa jokaisen paikan samaan arvoon, kun taas initialize(from:count:) kopioi arvot toisesta puskurista. Molemmat alustavat koko alueen, joten sitä on turvallista lukea.

let dst = UnsafeMutablePointer<Int>.allocate(capacity: 4)
dst.initialize(repeating: 5, count: 4)
print(dst[3]) // 5
dst.deinitialize(count: 4)
dst.deallocate()

Vain lukuun tarkoitettu ja muuttuva

Dataa vain tarkastelevan funktion tulee ottaa parametriksi UnsafePointer<T>; dataa muuttavan funktion tulee ottaa UnsafeMutablePointer<T>. Muuttuva osoitin muunnetaan implisiittisesti vain lukuun tarkoitetuksi osoittimeksi, mutta päinvastainen muunnos ei onnistu — näin rajapinta ilmaisee käyttötarkoituksen.

func sum(_ p: UnsafePointer<Int>, _ n: Int) -> Int {
    var total = 0
    for i in 0..<n { total += p[i] }
    return total
}
// A mutable pointer can be passed here directly

withUnsafePointer paikallisille arvoille

Jos haluat olemassa olevaan arvoon kohdistuvan väliaikaisen osoittimen ilman varaamista, käytä withUnsafePointer(to:)-metodia tai sen muuttuvaa versiota. Osoitin on kelvollinen vain sulkeuman sisällä — älä koskaan päästä sitä sulkeuman ulkopuolelle.

var value = 100
withUnsafeMutablePointer(to: &value) { ptr in
    ptr.pointee += 1
}
print(value) // 101

Yleiset sudenkuopat

Tyypitetyt osoittimet ovat tehokkaita, mutta vaativat tarkkuutta:

pointee-ominaisuuden lukeminen ennen initialize-kutsua aiheuttaa määrittelemätöntä toimintaa.
deinitialize-kutsun unohtaminen resursseja sisältäviltä tyypeiltä aiheuttaa vuotoja.
withUnsafePointer-osoittimen päästäminen sulkeuman ulkopuolelle synnyttää roikkuvan osoittimen.

Kääntäjä luottaa tässä sinuun — ajonaikaisia suojakaiteita ei ole.

// DANGEROUS — pointer escapes the closure
// var escaped: UnsafePointer<Int>?
// withUnsafePointer(to: &x) { escaped = $0 }
// escaped!.pointee  // dangling, undefined behavior

Pieni käsin toteutettu pino

Kun yhdistät kaiken opitun: varaa lohko, käsittele sitä elementteinä indeksoinnin avulla ja siivoa lopuksi resurssit. Tämä on mukautettujen kokoelmien ja C-yhteensopivuuden perusta.

let n = 3
let stack = UnsafeMutablePointer<Int>.allocate(capacity: n)
stack.initialize(repeating: 0, count: n)
for i in 0..<n { stack[i] = i * i }
// stack now holds 0, 1, 4
stack.deinitialize(count: n)
stack.deallocate()

Pikatarkistus

Palauta mieleen oikea osoittimen elinkaari.

Vastaa interaktiivisessa oppitunnissa

Kertaus

Nyt tunnet tyypitetyt osoittimet:

UnsafePointer lukee, UnsafeMutablePointer lukee ja kirjoittaa.
pointee käsittelee arvoa; laskenta tapahtuu elementtiyksiköissä.
Elinkaari on allocate → initialize → use → deinitialize → deallocate, ja se kannattaa suojata defer-lauseella.

Seuraavaksi näet, miten buffer-osoittimet käärivät kokonaisen yhtenäisen alueen Collection-ystävälliseksi rajapinnaksi.

Aloita maksutta

Opi Swift tekoälytuutorin avulla — ilmaiseksi

Kirjoita ja suorita oikeaa koodia selaimessa, saa välitöntä apua tekoälytuutorilta ympäri vuorokauden ja jatka siitä, mihin jäit, verkossa tai sovelluksessa.

Kurssit: 122
Oppitunnit: 409

Aloita opiskelu maksutta Näytä koko kurssi

Usein kysytyt kysymykset

Onko oppitunti ”UnsafePointer ja UnsafeMutablePointer” ilmainen?

Kyllä — voit lukea täällä verkossa kokonaan ilmaiseksi mitkä tahansa Swift Academy-oppimispolun 3 oppituntia, myös oppitunnin “UnsafePointer ja UnsafeMutablePointer”. Sen jälkeen CoddyKit PRO avaa kaikki oppitunnit sekä interaktiiviset harjoitukset sisäänrakennetulla koodieditorilla ja ympäri vuorokauden toimivalla tekoälytuutorilla. Swift Academy-kurssilla on yhteensä 4 oppituntia.

Mitä opin oppitunnilla ”UnsafePointer ja UnsafeMutablePointer”?

Lue ja kirjoita raakaa muistia huolellisesti. Harjoittelet Swift Academy-aihetta koodilla, jonka suoritat suoraan selaimessa. Ympäri vuorokauden käytettävissä oleva tekoälytuutori vastaa kysymyksiisi oppitunnin aikana.

Tarvitsenko kokemusta aloittaakseni Swift Academy-opiskelun?

Aiempi kokemus ei ole tarpeen. CoddyKitin Swift Academy-oppimispolku sopii vasta-alkajista edistyneisiin, joten voit aloittaa tästä tai alusta ja edetä omaan tahtiisi. Tämä on oppitunti 2/4.

Kuinka kauan ”UnsafePointer ja UnsafeMutablePointer”-oppitunnin suorittaminen kestää?

Useimmat CoddyKitin oppitunnit kestävät noin 5–10 minuuttia. Jokainen oppitunti on lyhyt ja interaktiivinen, joten edistyt tasaisesti ja voit jatkaa siitä, mihin jäit – sekä verkossa että sovelluksessa.

Voinko kirjoittaa ja suorittaa koodia tällä Swift Academy-oppitunnilla?

Kyllä. Jokainen Swift Academy-oppitunti sisältää sisäänrakennetun koodieditorin, joten voit kirjoittaa ja suorittaa oikeaa koodia suoraan selaimessa ja saada välitöntä palautetta tekoälyltä – paikallista asennusta ei tarvita.

Kaikki tämän kurssin oppitunnit

← Takaisin: Swift Academy