Mix Swift and C++

Highlight

Xcode 15 起，Swift 与 C++ 实现双向互调用，无需 Objective-C 桥接层，也没有运行时开销。

核心内容

你维护着一个大型 C++ 代码库，图像处理引擎、物理模拟器、音频解码器——核心业务逻辑全用 C++ 写。UI 层原本是 Objective-C++，每次想引入 SwiftUI 的新组件，都要先写一堆胶水代码。

WWDC23 之后，这种情况改变了。

Swift 5.9 引入 C++ 互操作性（C++ Interoperability）。你可以在 C++ 代码库里直接写 Swift 文件，Swift 代码里直接调用 C++ API，反过来 C++ 也能调用 Swift API。编译器自动处理类型映射、内存管理、命名空间转换，不需要手写桥接头。

（02:21）演讲者演示了一个照片编辑 App：图像处理框架用 C++，UI 用 Objective-C++。她想加入 SwiftUI 的 PhotoPicker，过去需要写 Objective-C 桥接层，现在直接在项目里新建 Swift 文件即可。

双向调用的实际流程

（02:47）第一步：在 Build Settings 里把 “Swift Compiler - Language” 的 “C and Objective-C Interoperability Mode” 从 “C and Objective-C” 改成 “C++ and Objective-C++”。

（03:16）第二步：Swift 文件里 import CxxImageKit，C++ 框架的 API 就以 Swift 风格呈现。CxxImageEngine::shared 变成 CxxImageEngine.shared，loadImage() 直接调用。

（04:39）第三步：C++ 代码里 #import "SampleApp-Swift.h"，Swift 的 public struct ImagePicker 就能在 C++ 里构造和使用，甚至能嵌入 SwiftUI 视图。

所有集成由编译器自动完成，调用是直接的、原生的，没有额外的运行时开销。

详细内容

自动导入的 C++ 类型

（06:15）Swift 编译器能自动导入大多数 C++ 集合类型，包括标准库的 std::vector、std::map 等。C++ 类型默认映射为 Swift 的 struct（值类型），运算符映射为对应的 Swift 运算符，容器自动遵循 Swift 的 Collection 协议。

// C++ 的 std::vector<Image*> 在 Swift 中可直接遍历
for image in CxxImageEngine.shared.pointee.getImages() {
    let uiImage = CxxImageEngine.shared.pointee.uiImageFrom(image)
    UIImageWriteToSavedPhotosAlbum(uiImage, nil, nil, nil)
}

关键点：

getImages() 返回 C++ std::vector，Swift 自动将其识别为可遍历集合
for...in 循环直接可用，因为 vector 有 begin() 和 end() 方法
遍历时编译器保证安全性，避免 C++ 迭代器常见的生命周期问题

用注解优化 API 导入

（07:44）编译器自动导入的 API 有时不够”Swift 化”。通过 swift/bridging 头文件中的注解，可以精细控制导入行为。

SWIFT_SHARED_REFERENCE：将 C++ 类型映射为 Swift 类

（08:22）CxxImageEngine 在 C++ 中总是以指针使用，具有引用语义。默认导入为 Swift struct 时，每次访问都要写 .pointee，而且类型显示为 UnsafePointer。

在 C++ 头文件中添加注解：

#import <swift/bridging>

struct SWIFT_SHARED_REFERENCE(IKRetain, IKRelease) CxxImageEngine {
    static CxxImageEngine *shared;
    void loadImage(UIImage *image);
    std::vector<Image *> getImages() const;
    UIImage *uiImageFrom(Image *image) const;
};

关键点：

SWIFT_SHARED_REFERENCE(retainFunc, releaseFunc) 告诉 Swift 这是引用类型
Swift 自动管理生命周期，调用指定的 IKRetain 和 IKRelease 函数
导入后 Swift 中直接使用 CxxImageEngine.shared，不再需要 .pointee

SWIFT_COMPUTED_PROPERTY：将 getter/setter 映射为计算属性

（08:22）C++ 中常见的 getImages() / setImages() 命名在 Swift 中不够自然。

/// \returns all images that have been loaded into the engine.
SWIFT_COMPUTED_PROPERTY
inline std::vector<Image *_Nonnull> getImages() const;

关键点：

SWIFT_COMPUTED_PROPERTY 标注 getter 方法
Swift 中自动映射为 images 属性
调用方式从 engine.getImages() 变为 engine.images

更新后的 Swift 代码：

for image in CxxImageEngine.shared.images {
    let uiImage = CxxImageEngine.shared.uiImageFrom(image)
    UIImageWriteToSavedPhotosAlbum(uiImage, nil, nil, nil)
}

其他常用注解

（08:42）

// 标注返回值是独立值，Swift 不会隐式保留引用
SWIFT_RETURNS_INDEPENDENT_VALUE
std::string_view networkName() const;

关键点：

SWIFT_RETURNS_INDEPENDENT_VALUE 用于返回临时值或视图类型的函数
告诉 Swift 调用方需要独立持有返回值，避免悬垂引用

从 C++ 调用 Swift

（04:45）Swift 代码标记为 public 后，编译器生成头文件供 C++ 使用。

#import "SampleApp-Swift.h"

- (IBAction)openPhotoLibrary:(UIButton *)sender {
    // 构造 SwiftUI 视图并在 C++ 中调用
    SampleApp::ImagePicker::init().present(self);
}

关键点：

#import "ProjectName-Swift.h" 导入生成的头文件
Swift 的 public struct 在 C++ 中以命名空间形式暴露
支持 SwiftUI 视图、方法调用、属性访问

核心启发

1. 渐进式迁移 C++ 代码库到 Swift

做什么：在现有 C++ 项目中逐步引入 Swift 模块，替换 UI 层或业务层
为什么值得做：无需重写核心 C++ 引擎，就能用上 SwiftUI、Swift Concurrency 等现代特性
怎么开始：新建 Swift 文件，Build Settings 开启 C++ Interoperability，直接 import C++ 框架

2. 封装 C++ 游戏引擎给 Swift 使用

做什么：将 C++ 游戏/渲染引擎的核心接口用注解优化后暴露给 Swift
为什么值得做：游戏逻辑用 C++ 保证性能，UI 和关卡编辑器用 SwiftUI 快速开发
怎么开始：用 SWIFT_SHARED_REFERENCE 管理引擎单例生命周期，用 SWIFT_COMPUTED_PROPERTY 优化属性访问

3. 跨平台 C++ 库 + Swift 前端

做什么：同一个 C++ 核心库，iOS 端用 SwiftUI，Android 端用 Kotlin
为什么值得做：C++ Interoperability 支持 Linux 和 Windows，核心代码完全复用
怎么开始：将 C++ 库编译为 framework，Swift 项目直接依赖，无需额外绑定层

4. 机器学习模型推理层优化

做什么：Core ML 之外的自定义 C++ 推理代码（如 ONNX Runtime）通过 Swift 调用
为什么值得做：避免 Objective-C++ 桥接的复杂度，直接在 Swift 中管理输入输出张量
怎么开始：将 C++ 推理引擎封装为 framework，Swift 中处理图像/文本预处理，调用 C++ API 推理

关联 Session

What’s new in Swift — Swift 5.9 新特性总览，包含 C++ 互操作性的完整上下文
Write Swift macros — Swift 宏系统，与 Swift 5.9 语言改进配套
What’s new in Xcode 15 — Xcode 15 中开启 C++ Interoperability 的完整设置流程
Meet SwiftData — 如果迁移后的 Swift 层需要数据持久化，SwiftData 是原生方案

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双向调用的实际流程

详细内容

自动导入的 C++ 类型

用注解优化 API 导入

其他常用注解

从 C++ 调用 Swift

核心启发

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