Clang 导入器

架构概述

Clang 导入器通过翻译声明并妥善管理其语义，在 Swift 类型系统与 C 家族语言之间架起了桥梁。

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核心组件

Clang 导入器包含几个关键组件

ClangImporter：用于导入 Clang 模块的公共接口
ClangImporter::Implementation：处理实际导入逻辑的内部实现
Clang 实例：用于解析和分析 C 家族代码的 Clang 编译器实例
导入表：缓存导入声明和类型的各种查找表
名称映射：用于将 C 家族名称转换为 Swift 友好名称的逻辑

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导入流程

导入过程始于 Swift 代码引用需要导入的 C 家族声明。导入器遵循以下一般步骤：

查找要导入的 Clang 声明
根据命名约定和属性确定适当的 Swift 名称
创建相应的 Swift 声明，并包含适当的类型
处理 C 函数、Objective-C 方法等特殊情况
缓存导入的声明以供将来查找

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声明缓存

Clang 导入器维护缓存以避免重复导入相同的声明

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类型导入

Clang 导入器将 Clang 类型映射到等效的 Swift 类型。此过程处理各种特殊情况和类型转换。

类型映射

下表显示了 Clang 和 Swift 之间常见的类型映射：

Clang 类型	Swift 类型	备注
`void`	`Void`	在 Swift 中表示为空元组 `()`
`bool`	`Bool`
`char`, `signed char`	`CChar`
`unsigned char`	`CUnsignedChar`
`short`	`CShort`
`unsigned short`	`CUnsignedShort`
`int`	`CInt`
`unsigned int`	`CUnsignedInt`
`long`	`CLong`
`unsigned long`	`CUnsignedLong`
`long long`	`CLongLong`
`unsigned long long`	`CUnsignedLongLong`
`浮点数`	`CFloat`
`double`	`CDouble`
`T*`	`UnsafePointer<T>` 或 `UnsafeMutablePointer<T>`	取决于 const 限定符
`const void*`	`UnsafeRawPointer`
`void*`	`UnsafeMutableRawPointer`
`id`	`任意`	Objective-C 的泛型对象类型
`NSString*`	`字符串`	桥接类型
`NSArray*`	`数组`	桥接类型
`模块`	带有 `@convention(block)` 的函数类型

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类型导入过程

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特殊功能

Objective-C 到 Swift 异步转换

Clang 导入器最强大的功能之一是能够自动将 Objective-C 完成处理程序模式转换为 Swift 现代的 async/await 语法。

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完成处理程序检测

导入器检测到几种 Objective-C 完成处理程序模式：

具有最后一个名为
- completionHandler
- completion
- completionBlock
- reply
- replyTo
的参数的方法
- 带有已知错误模式的块参数
- 带有 NSError* 参数的块表示 throws
- 具有 BOOL 或整数结果的块可以表示错误状态

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test/IDE/print_clang_objc_async.swift13-67

名称翻译

Clang 导入器执行复杂的名称翻译，以将 C/Objective-C 命名约定转换为 Swift 约定。	C/Objective-C 模式	示例
`Swift 转换`	NSUnimportantPrefix	删除常见前缀
`NSString → String`	methodWithParam:andOtherParam	`转换为 Swift 方法语法`
`method(withParam:otherParam:)`	initWithX	`转换为初始化方法`
`init(x:)`	handleWithBlock	`将块转换为尾随闭包`
`handle() { ... }`	getProperty	`转换为属性访问`
`property`	setProperty	`转换为属性设置器`
`property = ...`	kConstant	`常量`
`删除前导 'k'`	ABCIDType	`将缩写转换为 camelCase`

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桥接头导入

Clang 导入器还处理桥接头，允许混合语言项目中的 Swift 代码访问 Objective-C 声明。

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错误处理

Clang 导入器包含健全的错误处理功能，以管理导入过程中可能出现的各种问题。

诊断类别

诊断类别	描述	示例
导入失败	无法导入声明	类型无法在 Swift 中表示
不可用 API	标记为不可用的 API	已弃用或特定于平台的 API
名称冲突	导入后发生命名冲突	两个方法导入到相同的 Swift 名称
类型不匹配	类型无法准确映射	没有 Swift 等效项的 C++ 模板
桥接错误	桥接头中的错误	丢失或无效的桥接头

来源

include/swift/AST/DiagnosticsClangImporter.def22-173

配置

Clang 导入器可以通过多个选项进行配置

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结论

Clang 导入器是 Swift 编译器的一个复杂组件，它实现了 Swift 代码与 C、C++ 和 Objective-C 代码之间的无缝互操作。它处理了不同语言范式之间声明、类型和语义映射的复杂任务，使 Swift 开发人员能够使用现有的库和框架。其功能（如 Objective-C API 的自动 async/await 转换）展示了 Swift 即使在处理遗留代码时，也致力于提供现代化、符合人体工程学的接口。