如何读取 Swift 中的结构字节

Question

我正在使用 Swift 中的各种结构，我需要能够直接查看它们的内存。

如何逐字节查看结构字节？

例如：

struct AwesomeStructure {
  var index: Int32
  var id: UInt16
  var stuff: UInt8
  // etc.
}

编译器不允许我这样做：

func scopeOfAwesomeStruct() {
    withUnsafePointer(to: &self, { (ptr: UnsafePointer<Int8>) in
    })
}

显然是因为 withUnsafePointer 是一个模板函数，它要求 UnsafePointer 与 self.

的类型相同

那么，我怎样才能将 self（我的结构）分解成 8 位的片段呢？是的，我希望能够查看 index 的 4、8 位等片段。

（在这种情况下，我试图从 C# 移植 CRC 算法，但由于其他原因我也被这个问题弄糊涂了。）

Answer 1

这是一个不错的一阶近似值。诀窍是使用 Swift.withUnsafeBytes(_:) to get a UnsafeRawBufferPointer, which can then be easily converted to Data using Data.init<SourceType>(buffer: UnsafeMutableBufferPointer<SourceType>).

这会导致内存复制，因此您不必担心任何悬空指针问题。

import Foundation

struct AwesomeStructure {
    let index: Int32 = 0x56
    let id: UInt16 = 0x34
    let stuff: UInt8 = 0x12
}

func toData<T>(_ input: inout T) -> Data {
    var data = withUnsafeBytes(of: &input, Data.init)
    let alignment = MemoryLayout<T>.alignment
    let remainder = data.count % alignment

    if remainder == 0 {
        return data
    }
    else {
        let paddingByteCount = alignment - remainder
        return data + Data(count: paddingByteCount)
    }
}

extension Data {
    var prettyString: String {
        return self.enumerated()
            .lazy
            .map { byteNumber, byte in String(format:"/* %02i */ 0x%02X", byteNumber, byte) }
            .joined(separator: "\n")
    }
}

var x = AwesomeStructure()
let d = toData(&x)
print(d.prettyString)

Answer 2

你可以像这样直接使用withUnsafeBytes(_:)：

mutating func scopeOfAwesomeStruct() {
    withUnsafeBytes(of: &self) {rbp in
        let ptr = rbp.baseAddress!.assumingMemoryBound(to: UInt8.self)
        //...
    }
}

如前所述，不要在闭包之外导出 ptr。

而且即使你有一个知道结构长度的函数也不安全。 Swift API 稳定性尚未宣布。不保证结构的任何布局细节，包括属性的顺序以及它们如何放置填充。这可能与 C# 结构不同，并且可能生成与 C# 不同的结果。

我（和许多其他开发人员）相信并期望 current layout strategy 在不久的将来不会改变，所以我会像您一样编写一些代码。但我认为这不安全。记住 Swift 不是 C.

（不过，如果将结构的内容复制到 Data 中，一切都一样。）

如果您想要使用 C 进行严格精确的布局，您可以编写一个 C 结构并将其导入到您的 Swift 项目中。

Answer 3

edit/update: Xcode 12.5 • Swift 5.4

extension ContiguousBytes {
    func object<T>() -> T { withUnsafeBytes { [=10=].load(as: T.self) } }
}

extension Data {
    func subdata<R: RangeExpression>(in range: R) -> Self where R.Bound == Index {
        subdata(in: range.relative(to: self) )
    }
    func object<T>(at offset: Int) -> T { subdata(in: offset...).object() }
}

extension Numeric {
    var data: Data {
        var source = self
        return Data(bytes: &source, count: MemoryLayout<Self>.size)
    }
}

struct AwesomeStructure {
    let index: Int32
    let id: UInt16
    let stuff: UInt8
}

extension AwesomeStructure {
    init(data: Data) {
        index = data.object()
        id = data.object(at: 4)
        stuff = data.object(at: 6)
    }
    var data: Data { index.data + id.data + stuff.data }
}

let awesomeStructure = AwesomeStructure(index: 1, id: 2, stuff: 3)
let data = awesomeStructure.data
print(data)  //  7 bytes

let structFromData = AwesomeStructure(data: data)
print(structFromData)   // "AwesomeStructure(index: 1, id: 2, stuff: 3)\n"

如何读取 Swift 中的结构字节

How to read bytes of struct in Swift

swift

struct

unsafe-pointers