使用_ObjectiveCBridgeable协议实现Objective-C类与Swift结构体的无缝互转

我们知道在Swift中，可以在NSArray与Array之间做无缝的转换，如下所示：

let mobile = ["iPhone", "Nokia", "小米Note"]
let mobile1 = (mobile as NSArray).objectAtIndex(1)
print(mobile1)
let animalArray = NSArray(objects: "lion", "tiger", "monkey")
var animalCount = (animalArray as Array).count
print(animalCount)
// 输出
// "Nokia"
// ["lion", "tiger", "monkey"]

编译器会为了我们完成所有转换，我们只需要拿来即用就行。当然，除了数组外，还有字典(Dictionary)、集合(Set)、字符串(String)也是一样。
问题
不过仔细一想，会发现，NSArray是类类型，而Array是结构体类型。一个是引用类型，一个是值类型，它们是怎样实现无缝转换的呢？这让我们想到了Cocoa Foundation与Core Foundation之间转换的toll-free bridging技术。那NSArray与Array之间是不是也应该有类似的桥接实现呢？
Objective-C Bridge
我们将鼠标移动到Array上，然后"cmd+鼠标点击"，进入到Swift的声明文件中，在Array的注释中，可以看到下面这段：

/// Objective-C Bridge
/// ==================
/// The main distinction between Array and the other array types is that it interoperates seamlessly and efficiently with Objective-C.
/// Array is considered bridged to Objective-C iff Element is bridged to Objective-C.
// ......

可以看到Array与Objective-C的数组之间确实存在某种桥接技术，我们暂且称之为"Objective-C Bridge"桥接。那这又是如何实现的呢？
我们在当前文件中搜索bridge，会发现有这样一个协议：_ObjectiveCBridgeable。我们先来看看它的声明：

/// A Swift Array or Dictionary of types conforming to `_ObjectiveCBridgeable` can be passed to Objective-C as an NSArray or NSDictionary, respectively. The elements of the resulting NSArray or NSDictionary will be the result of calling `_bridgeToObjectiveC` on each element of the source container.
public protocol _ObjectiveCBridgeable {
}

即一个Swift数组或字典，如果其元素类型实现了_ObjectiveCBridgeable协议，则该数组或字典可以被转换成Objective-C的数组或字典。对于_ObjectiveCBridgeable协议，我们目前所能得到的文档就只有这些，也看不到它里面声明了什么属性方法。不过，可以看到这个协议是访问控制权限是public，也就意味着可以定义类来实现这个接口。这就好办了，下面就来尝试实现这样一个转换。
Objective-C类与Swift结构体的互转示例
在此先定义一个Objective-C类，如下所示：

// Mobile.h
@interface Mobile : NSObject
@property (nonatomic, strong) NSString *brand;
@property (nonatomic, strong) NSString *system;
- (instancetype)initWithBrand:(NSString *)brand system:(NSString *)system;
@end
// Mobole.m
@implementation Mobile
- (instancetype)initWithBrand:(NSString *)brand system:(NSString *)system {
    self = [super init];
    if (self) {
        _brand = brand;
        _system = system;
    }
    return self;
}
@end

同样，我定义一个Swift结构体，如下所示：

struct SwiftMobile {
    let brand: String
    let system: String
}

要想实现Mobile类与SwiftMobile结构体之间的互转，则SwiftMobile结构体需要实现_ObjectiveCBridgeable协议，如下所示：

extension SwiftMobile: _ObjectiveCBridgeable {
    typealias _ObjectiveCType = Mobile
    // 判断是否能转换成Objective-C对象
    static func _isBridgedToObjectiveC() -> Bool {
        return true
    }
    // 获取转换的目标类型
    static func _getObjectiveCType() -> Any.Type {
        return _ObjectiveCType.self
    }
    // 转换成Objective-C对象
    func _bridgeToObjectiveC() -> _ObjectiveCType {
        return Mobile(brand: brand, system: system)
    }
    // 强制将Objective-C对象转换成Swift结构体类型
    static func _forceBridgeFromObjectiveC(source: _ObjectiveCType, inout result: SwiftMobile?) {
        result = SwiftMobile(brand: source.brand, system: source.system)
    }
    // 有条件地将Objective-C对象转换成Swift结构体类型
    static func _conditionallyBridgeFromObjectiveC(source: _ObjectiveCType, inout result: SwiftMobile?) -> Bool {
        _forceBridgeFromObjectiveC(source, result: &result)
        return true
    }
}

可以看到SwiftMobile结构体主要实现了_ObjectiveCBridgeable接口的5个方法，从方法名基本上就能知道每个方法的用途。这里需要注意的是在本例中的_conditionallyBridgeFromObjectiveC只是简单地调用了_forceBridgeFromObjectiveC，如果需要指定条件，则需要更详细的实现。
让我们来测试一下：

let mobile = Mobile(brand: "iPhone", system: "iOS 9.0")
let swiftMobile = mobile as SwiftMobile
print("\(swiftMobile.brand): \(swiftMobile.system)")
let swiftMobile2 = SwiftMobile(brand: "Galaxy Note 3 Lite", system: "Android 5.0")
let mobile2 = swiftMobile2 as Mobile
print("\(mobile2.brand): \(mobile2.system)")
// 输出:
// iPhone: iOS 9.0
// Galaxy Note 3 Lite: Android 5.0

可以看到只需要使用as，就能实现Mobile类与SwiftMobile结构体的无缝转换。是不是很简单？
集合类型的无缝互换
回到数组的议题上来。
我们知道NSArray的元素类型必须是类类型的，它不支持存储结构体、数值等类型。因此，Array转换成NSArray的前提是Array的元素类型能被NSArray所接受。如果存储在Array中的元素的类型是结构体，且该结构体实现了_ObjectiveCBridgeable接口，则转换成NSArray时，编译器会自动将所有的元素转换成对应的类类型对象。以上面的SwiftMobile为例，看如下代码：

let sm1 = SwiftMobile(brand: "iPhone", system: "iOS 9.0")
let sm2 = SwiftMobile(brand: "Galaxy Note 3", system: "Android 5.0")
let sm3 = SwiftMobile(brand: "小米", system: "Android 4.0")
let mobiles = [sm1, sm2, sm3]
let mobileArray = mobiles as NSArray
print(mobileArray)
for i in 0..Array自身实现Objective-C Bridge桥接，这个Swift已经帮我们实现了。

Array中的元素如果是数值类型或结构类型，必须实现Objective-C Bridge桥接。而如果是类类型或者是@objc protocol类型，则不管这个类型是Objective-C体系中的，还是纯Swift类型(不继承自NSObject)，都可以直接转换。

另外，Array只能转换成NSArray，而不能转换成NSArray的子类，如NSMutableArray或NSOrderedArray。如下所示：
[code=js]var objects = [NSObject(), NSObject(), NSObject()]
var objectArray = objects as NSMutableArray
// 编译器错误：
// '[NSObject]' is not convertible to 'NSMutableArray'

当然，反过来却是可以的。这个应该不需要太多的讨论。
小结
在Swift中，我们更多的会使用Array，Dictionary，Set这几个集合类型来存储数据，当然也会遇到需要将它们与Objective-C中对应的集合类型做转换的情况，特别是在混合编程的时候。另外，String也是可能经常切换的一个地方。不过，Apple已经帮我们完成了大部分的工作。如果需要实现自定义的结构体类型与Objective-C类的切换，则可以让结构体实现_ObjectiveCBridgeable接口。
这里还有个小问题，在Objective-C中实际上是有两个类可以用来包装数值类型的值：NSNumber与NSValue。NSNumber我们就不说了，NSValue用于包装诸如CGPoint，CGSize等，不过Swift并没有实现CGPoint类的值到NSValue的转换，所以这个需要我们自己去处理。
在Swift与Objective-C的集合类型相互转换过程中，还涉及到一些性能问题，大家可以看看对应的注释说明。在后续的文章中，会涉及到这一主题。
本文的部分实例代码已上传至github，可以在这里下载。
参考
Easy Cast With _ObjectiveCBridgeable

OS X v10.11 API Diffs – Swift Changes for Swift