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Toll-Free Bridging
Toll-Free Bridged Types
《编写高质量iOS与OS X代码的52个有效方法》中第49条：对自定义其内存管理语义的 collection 使用无缝桥接
概述
Toll-Free Bridging 是指，在一部分 Core Foundation 框架 和 Foundation 框架相配对的数据类型间，可自动转换使用的机制。语法则是在变量前的括号中写入配对的数据类型，例：
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
所以，当有一个 Foundation 级的变量时，通过自动转换，就可以直接传入一个需要 Core Foundation 对应类型参数的函数中，当然也可以向 Core Foundation 级的变量发送 Objective-C 的消息。包括CFRelease、release、autoreleased 等。
并不是所有的对应类型间都可自动转换，例如 NSRunloop 与 CFRunLoop、NSBundle 与 CFBundle 以及 NSDateFormatter 与 CFDateFormatter 之间，都是不支持的，支持的数据类型如下表所示：
Toll-Free Bridging 与 ARC
MRC 下的 Toll－Free Bridging 因为不涉及内存管理的转移，相互之间可以直接交换使用，当使用 ARC 时，由于Core Foundation 框架并不支持 ARC，此时编译器不知道该如何处理这个同时有 ObjC 指针和 CFTypeRef 指向的对象，所以除了转换类型，还需指定内存管理所有权的改变，可通过 __bridge、__bridge_retained 和 CFBridgingRetain、__bridge_transfer 和 CFBridgingRelease。
例CFLocaleRef gbCFLocale = (__bridge CFLocaleRef)gbNSLocale;
-
__bridge，类型转换时并不改变内存管理方式。当从 Foundation 向 Core Foundation 转换时，编译器仍然负责管理在 Foundation 端的引用计数，不会在 bridge 的时候 retain Core Foundation 端的对象，所以也不需要开发者在 Core Foundation 端手动释放。当从 Core Foundation 向 Foundation 转换时，编译器会负责 Foundation 一端的内存管理，而开发者仍需要负责管理 Core Foundation 一端的内存，负责 release 对象。 -
__bridge_retained和CFBridgingRetain，当从 Foundation 类型转换为 Core Foundation 类型时，如果 Foundation 的变量被释放，那么此时使用 Core Foundation 的变量会崩溃。通过__bridge_retained，在 bridge 的时候，编译器会 retain Core Foundation 端的对象，之后由开发者负责手动管理内存，这样即使 Foundation 的变量被释放，也不会影响 Core Foundation 的变量的使用。 -
__bridge_transfer和CFBridgingRelease，当从 Core Foundation 类型转换为 Foundation 类型时，编译器转移了对象的所有权，开发者不再需要负责 Core Foundation 端对象的内存管理。
应用
Foundation 框架中的 Objective-C 类所具备的某些功能，是 CoreFoundation 框架中的 C 语言数据结构所不具备的，反之亦然。
例如在使用 Foundation 框架中的字典对象时会遇到一个大问题，那就是其键的内存管理语义为拷贝，而值的语义却是保留。如果用作键的对象不支持拷贝操作，那么在运行期就会报错，因为键所属的类不支持
NSCopying 协议。除非使用强大的无缝桥接技术，否则无法改变其语义，开发者可以直接在 Core Foundation 层创建字典，于是就能修改内存管理语义，对键执行保留而非拷贝操作了。
Core Foundation 框架中的字典类型叫做 CFDictionary。其可变版本称为 CFMutableDictionary。创建 CFMutableDictionary 时，可以通过下列方法来指定键和值的内存管理语义：
CFMutableDictionaryRef CFDictionaryCreateMutable(
CFAllocatorRef allocator,
CFIndex capacity,
const CFDictionaryKeyCallBacks *keyCallBacks,
const CFDictionaryValueCallBacks *valueCallBacks
);
最后两个参数都是指向结构体的指针，它们定义了许多回调函数，用于指示字典中的键和值在遇到各种事件时应该执行何种操作，二者所对应的结构体如下：
typedef struct {
CFIndex version;
CFDictionaryRetainCallBack retain;
CFDictionaryReleaseCallBack release;
CFDictionaryCopyDescriptionCallBack copyDescription;
CFDictionaryEqualCallBack equal;
CFDictionaryHashCallBack hash;
} CFDictionaryKeyCallBacks;
typedef struct {
CFIndex version;
CFDictionaryRetainCallBack retain;
CFDictionaryReleaseCallBack release;
CFDictionaryCopyDescriptionCallBack copyDescription;
CFDictionaryEqualCallBack equal;
} CFDictionaryValueCallBacks;
除了第一个表示版本号的参数外，结构体中的其余成员都是函数指针，它们定义了当各种事件发生时应该采用哪个函数来执行相关任务。如果字典中加入了新的键与值，那么就会调用 retain 函数，传给此函数的 value 参数表示即将加入字典中的键或值，而返回的 void* 则表示要加入到字典里的最终值：
typedef const void * (*CFDictionaryRetainCallBack)(
CFAllocatorRef allocator,
const void *value
);
所以，最终的实现为：
const void* CustomRetainCallback(CFAllocatorRef allocator, const void *value) {
return CFRetain(value);
}
void CustomReleaseCallback(CFAllocatorRef allocator, const void *value) {
CFRelease(value);
}
CFDictionaryKeyCallBacks keyCallbacks = {
0,
CustomRetainCallback,
CustomReleaseCallback,
NULL,
CFEqual,
CFHash
};
CFDictionaryValueCallBacks valueCallbacks = {
0,
CustomRetainCallback,
CustomReleaseCallback,
NULL,
CFEqual
};
CFMutableDictionaryRef aCFDictionary = CFDictionaryCreateMutable(NULL, 0, &keyCallbacks, &valueCallbacks);
NSMutableDictionary *anNSDictionary = (__bridge_transfer NSMutableDictionary*)aCFDictionary;
Toll-Free Bridging 原理
Toll-Free Bridging 是如何实现的？
Toll Free Bridging Internals