iOS渐入佳境之内存管理机制（三）：Toll-Free Bridging

There are a number of data types in the Core Foundation framework and the Foundation framework that can be used interchangeably. This capability, called toll-free bridging, means that you can use the same data type as the parameter to a Core Foundation function call or as the receiver of an Objective-C message.

Toll-Free Briding保证了在程序中，可以方便和谐的使用Core Foundation类型的对象和Objective-C类型的对象。详细的内容可参考官方文档。以下是官方文档中给出的一些例子：

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NSLocale *gbNSLocale = [[NSLocale alloc] initWithLocaleIdentifier:@"en_GB"];
CFLocaleRef gbCFLocale = (CFLocaleRef) gbNSLocale;
CFStringRef cfIdentifier = CFLocaleGetIdentifier (gbCFLocale);
NSLog(@"cfIdentifier: %@", (NSString *)cfIdentifier);
// logs: "cfIdentifier: en_GB"
CFRelease((CFLocaleRef) gbNSLocale);
 
CFLocaleRef myCFLocale = CFLocaleCopyCurrent();
NSLocale * myNSLocale = (NSLocale *) myCFLocale;
[myNSLocale autorelease];
NSString *nsIdentifier = [myNSLocale localeIdentifier];
CFShow((CFStringRef) [@"nsIdentifier: " stringByAppendingString:nsIdentifier]);
// logs identifier for current locale

渊源

在MRC时代，由于Objective-C类型的对象和Core Foundation类型的对象都是相同的release和retain操作规则，所以Toll-Free Bridging的使用比较简单，但是自从ARC加入后，Objective-C类型的对象内存管理规则改变了，而Core Foundation依然是之前的机制，换句话说，Core Foundation不支持ARC。

这个时候就必须要要考虑一个问题了，在做Core Foundation与Objective-C类型转换的时候，用哪一种规则来管理对象的内存。显然，对于同一个对象，我们不能够同时用两种规则来管理，所以这里就必须要确定一件事情：哪些对象用Objective-C（也就是ARC）的规则，哪些对象用Core Foundation的规则（也就是MRC）的规则。或者说要确定对象类型转换了之后，内存管理的ownership的改变。

If you cast between Objective-C and Core Foundation-style objects, you need to tell the compiler about the ownership semantics of the object using either a cast (defined in objc/runtime.h) or a Core Foundation-style macro (defined inNSObject.h)

于是苹果在引入ARC之后对Toll-Free Bridging的操作也加入了对应的方法与修饰符，用来指明用哪种规则管理内存，或者说是内存管理权的归属。

这些方法和修饰符分别是：

__bridge（修饰符）

只是声明类型转变，但是不做内存管理规则的转变。

比如：

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CFStringRef s1 = (__bridge CFStringRef) [[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello, %@!", name];

只是做了NSString到CFStringRef的转化，但管理规则未变，依然要用Objective-C类型的ARC来管理s1，你不能用CFRelease()去释放s1。

__bridge_retained（修饰符） or CFBridgingRetain（函数）

表示将指针类型转变的同时，将内存管理的责任由原来的Objective-C交给Core Foundation来处理，也就是，将ARC转变为MRC。

比如，还是上面那个例子

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NSString *s1 = [[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello, %@!", name];
CFStringRef s2 = (__bridge_retained CFStringRef)s1;
// do something with s2
//...
CFRelease(s2); // 注意要在使用结束后加这个

我们在第二行做了转化，这时内存管理规则由ARC变为了MRC，我们需要手动的来管理s2的内存，而对于s1，我们即使将其置为nil，也不能释放内存。

等同的，我们的程序也可以写成：

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NSString *s1 = [[NSString alloc] initWithFormat:@"Hello, %@!", name];
CFStringRef s2 = (CFStringRef)CFBridgingRetain(s1);
// do something with s2
//...
CFRelease(s2); // 注意要在使用结束后加这个

__bridge_transfer（修饰符） or CFBridgingRelease（函数）

这个修饰符和函数的功能和上面那个__bridge_retained相反，它表示将管理的责任由Core Foundation转交给Objective-C，即将管理方式由MRC转变为ARC。

比如：

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CFStringRef result = CFURLCreateStringByAddingPercentEscapes(. . .);
NSString *s = (__bridge_transfer NSString *)result;
//or NSString *s = (NSString *)CFBridgingRelease(result);
return s;

这里我们将result的管理责任交给了ARC来处理，我们就不需要再显式地将CFRelease()了。

书写规范

对了，这里你可能会注意到一个细节，和ARC中那个4个主要的修饰符（strong,weak,…）不同，这里修饰符的位置是放在类型前面的，虽然官方文档中没有说明，但看官方的头文件可以知道。小伙伴们，记得别把位置写错哦：）

比如：

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NSString *s = (__bridge_transfer NSString *)result;

这部分基本都是参考iOS开发ARC内存管理技术要点这篇博文，只是改了改排版，便于整理，感谢博主。