Swift и Си: туда и обратно

Всем привет!

Однажды мне поручили задачу под iOS — VPN-client со специфической криптографией.

Криптография в нашей компании традиционно своя, есть готовая реализация на Си.

В этой статье я расскажу, как мне удалось подружить Си и Swift.

Для наглядности в качестве примера напишем простую функцию преобразования строки на Си и вызовем ее из Swift.

Основная сложность в таких задачах — это передача параметров и возвращаемые значения. О них и поговорим. Пусть у нас есть функция:

uint8_t* flipString(uint8_t* str, int strlen){   uint8_t* result = malloc(strlen);   int i;   int j=0;   for(i = strlen-1; i>=0; --i){       result[j] = str[i];       j++;   }   return result; }

Функция принимает указатель на массив байт для реверса и длину строки. Возвращаем мы указатель на полученный массив байт. В уме держим malloc. Пробегаемся-записываем-возвращаем.

Создаем MyCFile.h с заголовком для нашей функции. Добавляем Bridging-Header.h, в котором подключен этот самый MyCFile.h.

Далее приведения типов. Начнем с простого — int у нас это Int32. Потом указатели. Указателей в swift несколько. Нас интересует UnsafeMutablePointer.

let str = "qwerty" var array: [UInt8] = Array(str.utf8) let stringPointer = UnsafeMutablePointer<UInt8>.allocate(capacity: array.count) stringPointer.initialize(from: &array, count: array.count) guard let res = flipString(stringPointer, Int32(array.count)) else {return} 

Создаем массив UInt8(так то это один байт) из данной строки. Создаем указатель на данные определенного размера. Указываем. Вызываем, смотрим что не nil.

И если с передаваемым указателем все вроде бы просто, то res у нас на текущий момент имеет тип UnsafeMutablePointer?. В пару кликов, минуя StackOverflow, находим свойство указателя pointee. При помощи этого свойства можно получить доступ к памяти по этому указателю. Пробуем развернуть слово «qwerty» используя это свойство, а там… Бадум-тс… «121». Ладно, барабанная дробь — лишняя, но результат не тот который хотелось бы получить.

Хотя, если подумать, все логично. В Swift наш res(который вернула си функция) это указатель на массив, состоящий из Int8. Указатель издревле указывает на первый элемент массива. Так-так-так. Лезем в таблицу ASKII. 121 это код буквы ‘y’. Совпадение? Не думаю. Один символ считали.

Далее, по старой сишной традиции, можно идти по массиву, смещая указатель, и получать следующие байты:

let p = res+1 print(p.pointee)

Так получаем 116, что есть код ‘t’.

Теоретически так можно идти и дальше, если знаешь размер выделенной памяти. А память эта выделяется внутри Си кода.

В нашем случаи проблем нет, а вот в чуть более серьезных программах придется повозиться. Чем я и занялся.

Решение пришло ко мне в виде старых добрых структур из Си.

План следующий: создаем структуру, копируем в нее перевернутую строку и размер в соответствующие поля, возвращаем указатель на это структуру.

struct FlipedStringStructure {     void *result;     int resultSize; };

Функцию перепишем вот в такой вид:

struct FlipedStringStructure* flipStringToStruct(uint8_t* str, int strlen){     uint8_t* result = malloc(strlen);     int i;     int j=0;     for(i = strlen-1; i>=0; --i){         result[j] = str[i];         j++;     }     struct FlipedStringStructure* structure;     structure = malloc(sizeof(struct FlipedStringStructure));     structure->resultSize=j;     structure->result = malloc(j);     memcpy(structure->result,result,j);     free(result);     return structure; } 

Отмечаем, что память мы выделяем и под структуру и под строку.

Что ж — осталось переписать вызов. Следим за руками.

 func flip(str:String)->String?{     var array: [UInt8] = Array(str.utf8)     let stringPointer = UnsafeMutablePointer<UInt8>.allocate(capacity: array.count)     stringPointer.initialize(from: &array, count: array.count)      let structPointer = flipStringToStruct(stringPointer, Int32(array.count))     guard structPointer != nil else{return nil}     let tmp = structPointer!.pointee     let res = Data(bytes: tmp.result, count: Int(tmp.resultSize))     let resStr = String(decoding: res, as: UTF8.self)     freeMemmory(tmp.result)     freeSMemmory(structPointer)     return resStr }

Мы все так же используем свойство pointee, но теперь мы получаем первый элемент типа структуры, созданной нами в си коде. Прелесть идеи в том, что мы можем обратиться к типу данных, объявленному в си части кода без лишнего приведения типов. Первую часть уже разбирали. Дальше по шагам: Получаем указатель на заполненную в си структуру(structPointer).

Получаем доступ к памяти этой структуры. В структуре есть данные и размер данных.

Обращаться к ним можно как к полям структуры созданной в swift (через точку).

Собираем из этого массив байт (Data), который декодируем в String. Ну и не забываем прибраться за собой. Создаем 2 функции:

 void freeMemmory(void* s){     free(s); } void freeSMemmory(struct FlipedStringStructure* s){     free(s); }

Когда эти функции вызываются из Swift, параметрами мы в них передаем либо полученные указатели, либо указатели из структуры.

freeMemmory(tmp.result) freeSMemmory(structPointer) 

И вуаля — дело в шляпе!

Ничего нового в таком подходе, конечно же нет, однако он позволяет активно работать с кроссплатформенными функциями и довольно удобен.

Спасибо тем кто дочитал.

Ссылка на проект в git — тут
EOF