【iOS】UIColor、CGColor、CIColor的区别和联系

编者在实验室小组的指导下，仿写了许多App，其中UI的颜色模仿也是令人头痛的点。设计颜色一般使用UIColor类方法直接获取颜色：

有时会使用

+ (UIColor *)colorWithRed:(CGFloat)red green:(CGFloat)green blue:(CGFloat)blue alpha:(CGFloat)alpha;
+ (UIColor *)colorWithHue:(CGFloat)hue saturation:(CGFloat)saturation brightness:(CGFloat)brightness alpha:(CGFloat)alpha;

这两个方法，通过取色器获取指定颜色的RGB参数或HSB参数。

也会留意到以下这两个方法，本文就此来展开学习：

+(UIColor *)colorWithCGColor:(CGColorRef)cgColor;

#if __has_include(<CoreImage/CoreImage.h>)
+(UIColor *)colorWithCIColor:(CIColor *)ciColor API_AVAILABLE(ios(5.0));
#endif

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了解CGColor、CIColor前，这里先拓展一个关于颜色的常识，关于颜色空间分类：

• RGB：R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色。通过调整红、绿、蓝的亮度和混合来创建各种颜色，因为三种颜色都有256个亮度水平级，所以三种色彩叠加就形成1670万种颜色了，也就是真彩色，通过它们足以在现绚丽的世界。
• HSB：H代表色相、S代表饱和度、B代表亮度。基于人类感知，以人眼为理论。色相表示色彩的基本属性，用一个角度值（0～360度）来表示。饱和度表示颜色的鲜艳程度（0～100%）。亮度表示颜色的明暗程度（0～100%）。
• LAB：L代表亮度，A和B代表色彩。亮度（0～100%）表示由黑到白的程度。A是从深绿色（底亮度）到灰色（中亮度值）再到亮粉红色（高亮度值）。B表示从亮蓝色到灰色再到黄色。可用于描述非线性的颜色变化，广泛应用于色彩匹配和颜色差异度量。
• CMYK：代表印刷打印上的颜色，C（Cyan）代表青色，M（Magenta）代表洋红色，Y（Yellow）代表黄色，K（Key）代表黑色。在实际应用中，青色、洋红色和黄色很难叠加形成真正的黑色，最深才不过是褐色，因此引入K——黑色，作用是强化暗调，加深暗部色彩。

介绍

UIColor

UIColor是UIKit中用于表示颜色的类，一个UIColor对象包含了颜色和透明度的值，可以用来表示不同颜色空间（RGB、HSB）的颜色。

UIColor提供了各种便捷的方法创建和管理颜色，正如上面提到的，可以使用与定义的颜色常量，也可以使用RGB或HSB的值来自定义颜色。UIColor还提供了方法来操纵混合、调整透明度等。

CGColor

CGColor是Core Graphics框架（Apple的绘图框架）中用于表示颜色的数据类型，本质是一个结构体，是一种低级的颜色表示方式，更接近图形底层，提供了底层的图形渲染和绘制功能。

CGColor实际上是指向CGColorRef的指针，主要由CGColorSpace（颜色空间） 和ColorComponents（颜色组成信息）。同样的颜色组成，如果颜色空间不同，解析出来的结果可能会有所不同。

来看一下如何获取CGColor的数据，当然，获取到了CGColorRef后就可以拿到对应的ColorSpace以及Components：

1. 获取ColorSpace

只需将相应的CGColorRef对象传入CGColorGetColorSpace()函数中

CGColorRef cgColor = [UIColor redColor].CGColor;
CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorGetColorSpace(cgColor);
NSLog(@"color space:%@", colorSpace);

可以看到是RGB类型。

2. 获取ColorComponents

先来看看需要用到的两个函数的原型：

可以看到前者返回的是CGColorRef的中包含的颜色组成部分的个数（unsigned long类型）。
后者返回实际的颜色组成部分的数组（CGFloat *浮点类型数组），该数组的个数就是指定色彩空间包含的颜色分量数以及对应的alpha值（透明度）。

//获得颜色组成部分的个数
NSUInteger numOfComponents = CGColorGetNumberOfComponents(cgColor);

//获取实际颜色的组成部分的数组
const CGFloat* colorComponents = CGColorGetComponents(cgColor);

for (int i = 0; i < numOfComponents; i++) {
    NSLog(@"color components %d : %f", i, colorComponents[i]);
}

既然是颜色空间是RGB类型，那数组的每个值依次对应的是R、G、B、Alpha的值。

CIColor

CIColor是Core Image框架中用于表示颜色的类，与UIColor有些许相似，但更偏向专门于处理Core Image滤镜中的颜色操作。

CIColor可表示多个颜色空间，包括RGB、HSB、LAB等，它的属性包括颜色分量值（比如R、G、B或H、S、B的值）、透明度等，还提供了一系列方法来创建和操作颜色，如颜色混合、色彩调整等。

CIColor的使用见后面的示例。

UIColor、CGColor、CIColor的区别与联系

UIColor的两个属性CGColor、CIColor

不管是通过CGColor、CIColor还是其他方法创建的UIColor，CGColor属性总是有效的，但CIColor属性就不总是有效。只有UIColor是通过CIColor创建时，CIColor才有效，否则访问该属性将会出现异常。

现通过CGColor初始化UIColor来验证一下：

UIColor* color = [UIColor colorWithCGColor: [UIColor whiteColor].CGColor];
NSLog(@"CGColor from UIColor: %@", color.CGColor);
//NSLog(@"CIColor from UIColor: %@", color.CIColor);

正常运行。

如果访问CIColor：

UIColor* color = [UIColor colorWithCGColor: [UIColor whiteColor].CGColor];
//NSLog(@"CGColor from UIColor: %@", color.CGColor);
NSLog(@"CIColor from UIColor: %@", color.CIColor);

crush，程序崩溃。

使用CGColor初始化UIColor

当使用CGColor初始化UIColor时，所有CGColorRef包含的信息，都会被原封不动地保留（retain），其中就包括Colorspace。

//这里颜色空间使用CMYK
CGColorSpaceRef cmykSpace = CGColorSpaceCreateDeviceCMYK();
    
CGFloat cmykComponents[] = {1, 1, 0, 0, 1};  //蓝色
CGColorRef colorCMYK = CGColorCreate(cmykSpace, cmykComponents);
CGColorSpaceRelease(cmykSpace);
NSLog(@"colorCMYK:%@", colorCMYK);
    
//使用CGColor初始化UIColor
UIColor* color = [UIColor colorWithCGColor: colorCMYK];
NSLog(@"CGColor from UIColor:%@", color.CGColor);

使用CIColor初始化UIColor

当使用CIColor初始化UIColor后，再去访问UIColor的CGColor属性时，会发现CGColor的颜色空间和设置的CIColor的颜色空间不完全一样，这里CIColor已经做了一个转换。下面我们使用Gray（灰度）、RGB、CMYK三种颜色空间来设置CIColor，并初始化UIColor，再去访问其CIColor、CGColor属性，查看颜色空间和颜色信息。

1. kCGColorSpaceDeviceGray和kCGColorSpaceDeviceRGB

    //白色的颜色空间就是Gray
//    NSLog(@"CGColor white color:%@", [UIColor whiteColor].CGColor);
    //红色的颜色空间时RGB
    NSLog(@"CGColor red color:%@", [UIColor redColor].CGColor);
    putchar('\n');
    
    //设置CIColor
    CIColor* ciColor = [CIColor colorWithCGColor: [UIColor redColor].CGColor];
    NSLog(@"ciColor:%@", ciColor);
    NSLog(@"ciColor colorSpace:%@", ciColor.colorSpace);putchar('\n');
    
    //初始化
    UIColor* color = [UIColor colorWithCIColor: ciColor];
    NSLog(@"color:%@", color);
    NSLog(@"ciColor from UIColor:%@", color.CIColor);
    NSLog(@"ciColor's colorSpace:%@", color.CIColor.colorSpace);
    NSLog(@"color's CGColor:%@", color.CGColor);

可以看到，使用颜色空间为RGB或Gray的CGColor设置CIColor时，CIColor的颜色空间保持不变，通过UIColor访问CIColor和CGColor属性时，颜色空间也保持不变。

2. kCGColorSpaceDeviceCMYK

CGColorSpaceRef cmykSpace = CGColorSpaceCreateDeviceCMYK();
NSLog(@"Components number: %lu", CGColorSpaceGetNumberOfComponents(cmykSpace));putchar('\n');
    
CGFloat cmykComponents[] = {1, 1, 0, 0, 1};  //蓝色
CGColorRef colorCMYK = CGColorCreate(cmykSpace, cmykComponents);
CGColorSpaceRelease(cmykSpace);
NSLog(@"colorCMYK:%@", colorCMYK);putchar('\n');

CIColor* ciColor = [CIColor colorWithCGColor: colorCMYK];
NSLog(@"ciColor: %@", ciColor);
NSLog(@"ciColor colorSpace: %@", ciColor.colorSpace);putchar('\n');

UIColor* color = [UIColor colorWithCIColor: ciColor];
NSLog(@"color: %@", color);
NSLog(@"ciColor from UIColor: %@", color.CIColor);
NSLog(@"ciColor's colorSpace: %@", color.CIColor.colorSpace);
NSLog(@"cgColor from UIColor: %@", color.CGColor);

可以看出，使用颜色空间为CMYK的CGColor设置CIColor时，CIColor颜色空间不变，但颜色值已经转换成RGB的颜色值。通过UIColor访问CGColor和CIColor属性时，同样地，颜色空间不变，颜色值改变。

UIColor拓展：判断两个颜色是否相等

前面提到一点，不管UIColor使用CIColor，CGColor还是其他方式初始化的，其CGColor属性都是可用的。 CoreGraphics中提供一个方法可以判断两个CGColor是否相等，因此我们可以通过判断两个UIColor是否相等：

if (CGColorEqualToColor([UIColor whiteColor].CGColor, [UIColor colorWithRed: 1.0 green: 1.0 blue: 1.0 alpha: 1.0].CGColor)) {
    NSLog(@"两颜色相等");
} else {
    NSLog(@"两颜色不相等");
}
if (CGColorEqualToColor([UIColor colorWithRed: 1.0 green: 1.0 blue: 1.0 alpha: 1.0].CGColor, [UIColor colorWithRed: 1.0 green: 1.0 blue: 1.0 alpha: 1.0].CGColor)) {
    NSLog(@"两颜色相等");
} else {
    NSLog(@"两颜色不相等");
}

结果如图，前者虽然都是白色，但颜色空间不一样。