关于 swift：在 Swift3 中使用带有 CGPattern 的回调时出现问题

codeneng 2023-03-28 原文

Trouble using callbacks with CGPattern in Swift3

我正在尝试在 Swift 中使用 CGPattern 创建彩色图案。 Apple 在 Quartz 2D Programming Guide 的绘制彩色图案部分提供了一个很好的 Objective-C 示例。但是从 Objective-C 转换所有这些语法并不是直截了当的。另外，我想在绘图回调中使用 info 参数，并且没有这样做的示例。

这是我的第一次尝试：

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class SomeShape {
func createPattern() -> CGPattern? {
let bounds = CGRect(x: 0, y: 0, width: someWidth, height: someHeight)
let matrix = CGAffineTransform.identity
var callbacks = CGPatternCallbacks(version: 0, drawPattern: nil, releaseInfo: nil)

let res = CGPattern(info: nil, bounds: bounds, matrix: matrix, xStep: bounds.width, yStep: bounds.height, tiling: .noDistortion, isColored: true, callbacks: &callbacks)

return res
}
}

显然，这需要为 CGPatternCallbacks 的 drawPattern 参数设置一个合适的值，并且我需要将 self 作为 info 参数传递给 CGPattern 初始化程序。

完成这个的正确语法是什么？

分享另一种方法 - 不建议作为答案，因为它没有解决如何在 Swift 中使用 CGPattern，但我决定绕过 CGPattern，只使用 NSImage 工具进行类似画笔的绘图和区域填充，即："没有 CGPattern 的 Swift 中类似画笔的绘图" blog.mathaesthetics.com/2019/11/...

正如您在回答中所说，CGPatternDrawPatternCallback 定义为：

1 2	typealias CGPatternDrawPatternCallback = @convention(c) (UnsafeMutableRawPointer?, CGContext) -> Void

@convention(c) 属性(仅出现在生成的标头中)意味着使用的函数值必须与 C 兼容，因此无法捕获任何上下文(因为 C 函数值只不过是指向一个函数，并且不存储额外的上下文对象)。

所以如果你想在函数中有可用的上下文，你需要将你自己的UnsafeMutableRawPointer?传递给CGPattern的初始化器的info:参数。然后，这将在被调用时作为给定绘图模式函数的第一个参数传递。

为了将self传递给这个参数，你可以使用Unmanaged。这允许您在引用和不透明指针之间进行转换，并且与 unsafeBitCast 不同，还允许您在执行此操作时控制引用的内存管理。

鉴于我们不能保证 createPattern() 的调用者会保留 self，我们不能只将它传递给 info: 参数而不自己保留它。如果它在没有保留的情况下被传递(例如使用 unsafeBitCast)，然后在绘制模式之前被释放 - 当您尝试在绘图回调中使用悬空指针时，您将获得未定义的行为。

使用 Unmanaged:

您可以使用 passRetained(_:).toOpaque()
将引用作为 1 保留的不透明指针传递
您可以使用 fromOpaque(_:).takeUnretainedValue() 从此指针取回引用(并且实例将保持保留)
然后您可以使用 fromOpaque(_:).release() 使用 1 保留。当 CGPattern 被释放时，你会想要这样做。

例如：

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class SomeShape {
// the bounds of the shape to draw
let bounds = CGRect(x: 0, y: 0, width: 40, height: 40)

func createPattern() -> CGPattern? {

var callbacks = CGPatternCallbacks(version: 0, drawPattern: { info, ctx in

// cast the opaque pointer back to a SomeShape reference.
let shape = Unmanaged<SomeShape>.fromOpaque(info!).takeUnretainedValue()

// The code to draw a single tile of the pattern into"ctx"...
// (in this case, two vertical strips)
ctx.saveGState()
ctx.setFillColor(UIColor.red.cgColor)
ctx.fill(CGRect(x: 0, y: 0,
width: shape.bounds.width / 2, height: shape.bounds.height))

ctx.setFillColor(UIColor.blue.cgColor)
ctx.fill(CGRect(x: 20, y: 0,
width: shape.bounds.width / 2, height: shape.bounds.height))
ctx.restoreGState()

}, releaseInfo: { info in
// when the CGPattern is freed, release the info reference,
// consuming the +1 retain when we originally passed it to the CGPattern.
Unmanaged<SomeShape>.fromOpaque(info!).release()
})

// retain self before passing it off to the info: parameter as an opaque pointer.
let unsafeSelf = Unmanaged.passRetained(self).toOpaque()

return CGPattern(info: unsafeSelf, bounds: bounds, matrix: .identity,
xStep: bounds.width, yStep: bounds.height,
tiling: .noDistortion, isColored: true, callbacks: &callbacks)
}
}

或者，如果您想要 SomeShape 的值语义，一个更好的解决方案，您可以将其设为 struct。然后在创建模式时，您可以将其package在 Context 堆分配的盒子中，然后将其传递给 info: 参数：

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struct SomeShape {

// the bounds of the shape to draw
let bounds = CGRect(x: 0, y: 0, width: 40, height: 40)

func createPattern() -> CGPattern? {

final class Context {
let shape: SomeShape
init(_ shape: SomeShape) { self.shape = shape }
}

var callbacks = CGPatternCallbacks(version: 0, drawPattern: { info, ctx in

// cast the opaque pointer back to a Context reference,
// and get the wrapped shape instance.
let shape = Unmanaged<Context>.fromOpaque(info!).takeUnretainedValue().shape

// ...

}, releaseInfo: { info in
// when the CGPattern is freed, release the info reference,
// consuming the +1 retain when we originally passed it to the CGPattern.
Unmanaged<Context>.fromOpaque(info!).release()
})

// wrap self in our Context box before passing it off to the info: parameter as a
// +1 retained opaque pointer.
let unsafeSelf = Unmanaged.passRetained(Context(self)).toOpaque()

return CGPattern(info: unsafeSelf, bounds: bounds, matrix: .identity,
xStep: bounds.width, yStep: bounds.height,
tiling: .noDistortion, isColored: true, callbacks: &callbacks)
}
}

现在这也解决了任何保留周期问题。

谢谢(你的)信息。这是我第一次在 Swift 中处理"指针"。我在四处搜索时遇到了 unsafeBitCast 的用法。它适用于我的情况，但很高兴知道有更好的方法。在我的真实代码中，我实际上将 CALayer 的一个实例作为 info 参数传递。这是在 createPattern 方法中创建的局部变量。它在我使用 unsafeBitCast 的代码中运行良好。package CALayer 类型的局部变量的更安全方法是什么？
@rmaddy我假设您将 CALayer 实例局部变量添加到层层次结构中，然后将其保留(或其他一些东西保留它)？这是我能想到的唯一方法为什么它会与 unsafeBitCast 一起使用。除非存在保留周期问题(即 CALayer 实例保留对 CGPattern 的引用)，否则我仍然建议将 CALayer 实例与 Unmanaged 一起保留(与第一个示例完全相同)，然后再将其传递给info: 参数——只是防止它在绘制模式之前被释放。
如果存在保留周期问题，您始终可以创建一个 Weak 类package器，该package器对您的给定层进行弱引用，然后传递保留的package器。当然，如果给定的 CALayer 始终是给定 CGPattern 的唯一所有者，那么您不应该做任何额外的保留(实际上是使其成为 unowned)。
尽管即使你没有做额外的保留，我仍然建议在这种情况下使用 Unmanaged API 而不是 unsafeBitCast，因为它具有更强的静态保证(例如，确保你正在使用引用并制作你解开可选项)——在没有任何保留/释放的情况下进行转换只是 passUnretained(_:).toOpaque()

让我们从 CGPatternDrawPatternCallback 开始。定义为：

1	typealias CGPatternDrawPatternCallback = (UnsafeMutableRawPointer?, CGContext) -> Void

所以它是一个带有两个参数的闭包 - info 和绘图上下文。

使用该信息，您可以按如下方式创建 CGPatternCallback：

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var callbacks = CGPatternCallbacks(version: 0, drawPattern: { (info, ctx) in
// Drawing code here
}, releaseInfo: { (info) in {
// Cleanup code here
})

但是这里有一些重要的事情需要注意。这些闭包的主体不能捕获块之外的任何东西。如果您尝试这样做，您将收到以下错误：

A C function point cannot be formed from a closure that captures context

这就是为什么需要使用 info 参数的原因。您可以在创建模式时将 self 或其他一些对象作为 info 参数传递，并在绘图回调中使用它。但这不是一项简单的任务，因为您不能简单地将 self 作为 info 参数传递。您需要将其转换为所需的 UnsafeMutableRawPointer ，然后将其从绘图回调中的指针转换回来。

这里是所有设置的完整代码：

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class SomeShape {
func createPattern() -> CGPattern? {
let bounds = CGRect(x: 0, y: 0, width: someWidth, height: someHeight) // The size of each tile in the pattern
let matrix = CGAffineTransform.identity // adjust as needed
var callbacks = CGPatternCallbacks(version: 0, drawPattern: { (info, ctx) in
let shape = unsafeBitCast(info, to: SomeShape.self)

// The needed drawing code to draw one tile of the pattern into"ctx"
}, releaseInfo: { (info) in
// Any cleanup if needed
})

let unsafeSelf = unsafeBitCast(self, to: UnsafeMutableRawPointer.self)

let res = CGPattern(info: unsafeSelf, bounds: bounds, matrix: matrix, xStep: bounds.width, yStep: bounds.height, tiling: .noDistortion, isColored: true, callbacks: &callbacks)

return res
}
}

要使用 CGPattern，你可以这样做：

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func draw(_ ctx: CGContext) {
// Any other needed setup

let path = CGPath(....) // some path

// Code to fill a path with the pattern
ctx.saveGState()
ctx.addPath(path) // The path to fill

// Setup the pattern color space for the colored pattern
if let cs = CGColorSpace(patternBaseSpace: nil) {
ctx.setFillColorSpace(cs)
}

// Create and apply the pattern and its opacity
if let fillPattern = someShapeInstance.createPattern() {
var fillOpacity = CGFloat(1.0)
ctx.setFillPattern(fillPattern, colorComponents: &strokeOpacity)
}

ctx.fillPath(using: theDesiredFillRule)
ctx.restoreGState()

// Any other drawing
}

当使用彩色图案(相对于模板、非彩色图案)时，您必须在设置填充图案之前设置填充颜色空间。

您还可以使用图案来描边路径。只需使用 setStrokeColorSpace 和 setStrokePattern.

maddy，你有什么想法，为什么苹果将 CGPatternDrawPatternCallback 的第一个参数声明为指针的可变版本？
@user3441734 在 Objective-C 中 info 是一个普通的旧 void *。我真的没有以前在 Swift 中使用 Unsafe[Mutable][Raw]Pointer 的经验，所以我不能肯定地说。但我的猜测是，通过将其设为 UnsafeMutableRawPointer 而不是 UnsafeRawPointer，它允许您在使用 info 参数的用途和使用方式方面有更多选择。如果还没有，我建议就这个主题发布一个单独的问题。
值得注意的是，这里有两个主要的未定义行为机会。首先，如果在绘制模式之前释放了 self，则在尝试在绘图回调中使用悬空指针时，您将获得未定义的行为。其次(不太重要，因为您可以控制它)如果您将 nil 传递给 info: 参数，则在尝试将 nil 用作非可选引用时，您将获得未定义的行为。使用 Unmanaged(如我的回答中所示)在引用和不透明指针之间进行转换可以防止这两种情况。
(如果将非指针大小的实例传递到 unsafeBitCast 中，UB 的第三个机会，例如，如果 SomeShape 在重构中意外更改为 struct - Unmanaged 静态可能会出现这种情况强制您要转换的东西是参考)。尽管话虽如此，但这些要点中的#2 和#3 确实只是挑剔:)
@Hamish 1)在我的情况下，保证 self 在绘制模式之前不能被释放。 2) 我没有理由将 nil 传递给 info 参数，然后尝试在 drawPattern 回调中使用它。 3)这都是类层次结构的一部分，因此没有机会将其重构为结构。不过，这些都是需要指出的好东西。谢谢。

时出 CGPattern nbsp br wyn callback core-graphics swift

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