MemoryLayout<Int>.size          // returns 8 (on 64-bit)
MemoryLayout<Int>.alignment     // returns 8 (on 64-bit)
MemoryLayout<Int>.stride        // returns 8 (on 64-bit)

MemoryLayout<Int16>.size        // returns 2
MemoryLayout<Int16>.alignment   // returns 2
MemoryLayout<Int16>.stride      // returns 2

MemoryLayout<Bool>.size         // returns 1
MemoryLayout<Bool>.alignment    // returns 1
MemoryLayout<Bool>.stride       // returns 1

MemoryLayout<Float>.size        // returns 4
MemoryLayout<Float>.alignment   // returns 4
MemoryLayout<Float>.stride      // returns 4

MemoryLayout<Double>.size       // returns 8
MemoryLayout<Double>.alignment  // returns 8
MemoryLayout<Double>.stride     // returns 8

struct EmptyStruct {}

MemoryLayout<EmptyStruct>.size      // returns 0
MemoryLayout<EmptyStruct>.alignment // returns 1
MemoryLayout<EmptyStruct>.stride    // returns 1

struct SampleStruct {
  let number: UInt32
  let flag: Bool
}

MemoryLayout<SampleStruct>.size       // returns 5
MemoryLayout<SampleStruct>.alignment  // returns 4
MemoryLayout<SampleStruct>.stride     // returns 8

class EmptyClass {}

MemoryLayout<EmptyClass>.size      // returns 8 (on 64-bit)
MemoryLayout<EmptyClass>.stride    // returns 8 (on 64-bit)
MemoryLayout<EmptyClass>.alignment // returns 8 (on 64-bit)

class SampleClass {
  let number: Int64 = 0
  let flag: Bool = false
}

MemoryLayout<SampleClass>.size      // returns 8 (on 64-bit)
MemoryLayout<SampleClass>.stride    // returns 8 (on 64-bit)
MemoryLayout<SampleClass>.alignment // returns 8 (on 64-bit)

// 1
let count = 2
let stride = MemoryLayout<Int>.stride
let alignment = MemoryLayout<Int>.alignment
let byteCount = stride * count

// 2
do {
  print("Raw pointers")
  // 3
  let pointer = UnsafeMutableRawPointer.allocate(bytes: byteCount, alignedTo: alignment)
  // 4
  defer {
    pointer.deallocate(bytes: byteCount, alignedTo: alignment)
  }
  // 5
  pointer.storeBytes(of: 42, as: Int.self)
  pointer.advanced(by: stride).storeBytes(of: 6, as: Int.self)
  pointer.load(as: Int.self)
  pointer.advanced(by: stride).load(as: Int.self)
  // 6
  let bufferPointer = UnsafeRawBufferPointer(start: pointer, count: byteCount)
  for (index, byte) in bufferPointer.enumerated() {
    print("byte \(index): \(byte)")
  }
}

1. 이러한 상수들은 사용된 값들을 종종 들고 있다.
• count는 저장하기 위해 정수를 가지고 있다.
• stride는 Int 타입의 stride를 가지고 있다.
• alignment는 Int 타입의 alignment를 가지고 있다.
• byteCount는 필요한 모든 바이트 수를 가지고 있다.
2. 스코프 레벨을 추가하기위해 do 블럭을 추가하였기 때문에, 나중에 예제에서 변수 이름을 재사용할 수 있다.
3. UnsafeMutableRawPointer.allocate 메소드는 필요한 바이트를 할당하는데 사용한다. 이 메소드는 UnsafeMutableRawPointer를 반환한다. 저 타입의 이름에서 알 수 있듯, 포인터는 (가변의) Raw 바이트를 불러오고 저장하는데 사용될 수 있다.
4. defer 블럭은 포인터가 적절하게 해제되었는지 확인하기위해 추가된 부분이다. 여기서 ARC는 도움이 되지 않는다. 여러분은 스스로 메모리 관리를 해야한다! 여기에서 defer에대해 더 읽어보길 바란다.
5. storeBytes와 load 메소드는 바이트를 저장하고 불러오는데에 쓰인다. 두번째 정수의 메모리 주소는 그 포인터의 stride 바이트를 증가시켜서 계산된디.포인터는 stride 하기때문에, (pointer+stride).storeBytes(of: 6, as: Int:Self)로 포인터 계산 또한 할 수 있다.

1. UnsafeRawBufferPointer는 메모리가 마치 바이트의 모음인것처럼 접근할 수 있게 해준다. 이 의미는 바이트들을 돌면서 차례로 접근할 수 있게 해주고, 서브스크립트를 이용해 접근하며 filter, map, reduce와같은 멋진 메소드까지 사용할 수 있게 한다. 이 버퍼 포인터는 raw 포인터를 초기화한다.

do {
  print("Typed pointers")
  let pointer = UnsafeMutablePointer<Int>.allocate(capacity: count)
  pointer.initialize(to: 0, count: count)
  defer {
    pointer.deinitialize(count: count)
    pointer.deallocate(capacity: count)
  }
  pointer.pointee = 42
  pointer.advanced(by: 1).pointee = 6
  pointer.pointee
  pointer.advanced(by: 1).pointee
  let bufferPointer = UnsafeBufferPointer(start: pointer, count: count)
  for (index, value) in bufferPointer.enumerated() {
    print("value \(index): \(value)")
  }
}

• UnsafeMutablePointer.allocate 메소드를 사용하여 메모리를 할당한다. 이 제네릭 파라미터는 포인터로 Int 타입의 값을 불러오고 저장하는데 사용될 것이라는 것을 스위프트에게 알려준다.
• typed 메모리는 사용하기전과 소멸하기전에 반드시 초기화되어야한다. 이것은 initialize 메소드와 deinitialize 메소드로 할 수 있다. Update: atrick라는 유저가 달아놓은 커멘트처럼 소멸은 non-trivial 타입들만 필요로 한다. 이 말은, 여러분이 non-trivial의 무언가를 바꿀 경우에 소멸을 가지고 있는 것이 여러분 코드의 훗날을 위해 좋은 방법이다. 또한 컴파일러가 이것을 최적화할것이기 때문에 항상 비용이 발생하지 않는다.
• typed 포인터는 pointee라는 프로퍼티를 가지고 있는데, 이것은 값을 불러오고 저장할때 타입 세이프한 방법을 제공하는 프로퍼티이다.
• typed 포인터를 증가시키면, 여러분의 숫자의 값을 원하는대로 증가해가며 나타낼 수 있다. 그 포인터는 그 타입의 포인터가 가리키는 값을 기반으로 옳바른 stride를 계산할 수 있다. 다시말해 포인터 계산 또한 가능하다. (pointer+1).pointee=6 이런것 또한 가능하다.
• typed 버퍼 포인터와 같은 점은, 바이트 대신에 값을 차례로 반복해갈 수 있다.

do {
  print("Converting raw pointers to typed pointers")
  let rawPointer = UnsafeMutableRawPointer.allocate(bytes: byteCount, alignedTo: alignment)
  defer {
    rawPointer.deallocate(bytes: byteCount, alignedTo: alignment)
  }
  let typedPointer = rawPointer.bindMemory(to: Int.self, capacity: count)
  typedPointer.initialize(to: 0, count: count)
  defer {
    typedPointer.deinitialize(count: count)
  }

  typedPointer.pointee = 42
  typedPointer.advanced(by: 1).pointee = 6
  typedPointer.pointee
  typedPointer.advanced(by: 1).pointee
  let bufferPointer = UnsafeBufferPointer(start: typedPointer, count: count)
  for (index, value) in bufferPointer.enumerated() {
    print("value \(index): \(value)")
  }
}

do {
  print("Getting the bytes of an instance")
  var sampleStruct = SampleStruct(number: 25, flag: true)

  withUnsafeBytes(of: &sampleStruct) { bytes in
    for byte in bytes {
      print(byte)
    }
  }
}

do {
  print("Checksum the bytes of a struct")
  var sampleStruct = SampleStruct(number: 25, flag: true)
  let checksum = withUnsafeBytes(of: &sampleStruct) { (bytes) -> UInt32 in
    return ~bytes.reduce(UInt32(0)) { $0 + numericCast($1) }
  }
  print("checksum", checksum) // prints checksum 4294967269

}

// Rule 1
do {
  print("1. Don't return the pointer from withUnsafeBytes!")

  var sampleStruct = SampleStruct(number: 25, flag: true)

  let bytes = withUnsafeBytes(of: &sampleStruct) { bytes in
    return bytes // strange bugs here we come ☠️☠️☠️
  }

  print("Horse is out of the barn!", bytes)  /// undefined !!!
}

// Rule 2
do {
  print("2. Only bind to one type at a time!")

  let count = 3
  let stride = MemoryLayout<Int16>.stride
  let alignment = MemoryLayout<Int16>.alignment
  let byteCount =  count * stride
  let pointer = UnsafeMutableRawPointer.allocate(bytes: byteCount, alignedTo: alignment)

  let typedPointer1 = pointer.bindMemory(to: UInt16.self, capacity: count)

  // Breakin' the Law... Breakin' the Law  (Undefined behavior)
  let typedPointer2 = pointer.bindMemory(to: Bool.self, capacity: count * 2)

  // If you must, do it this way:
  typedPointer1.withMemoryRebound(to: Bool.self, capacity: count * 2) {
    (boolPointer: UnsafeMutablePointer<Bool>) in
    print(boolPointer.pointee)  // See Rule 1, don't return the pointer
  }
}

// Rule 3... wait
do {
  print("3. Don't walk off the end... whoops!")

  let count = 3
  let stride = MemoryLayout<Int16>.stride
  let alignment = MemoryLayout<Int16>.alignment
  let byteCount =  count * stride

  let pointer = UnsafeMutableRawPointer.allocate(bytes: byteCount, alignedTo: alignment)
  let bufferPointer = UnsafeRawBufferPointer(start: pointer, count: byteCount + 1) // OMG +1????

  for byte in bufferPointer {
    print(byte)  // pawing through memory like an animal
  }
}

import Foundation
import Compression

enum CompressionAlgorithm {
  case lz4   // speed is critical
  case lz4a  // space is critical
  case zlib  // reasonable speed and space
  case lzfse // better speed and space
}

enum CompressionOperation {
  case compression, decompression
}

// return compressed or uncompressed data depending on the operation
func perform(_ operation: CompressionOperation,
             on input: Data,
             using algorithm: CompressionAlgorithm,
             workingBufferSize: Int = 2000) -> Data?  {
  return nil
}

// Compressed keeps the compressed data and the algorithm
// together as one unit, so you never forget how the data was
// compressed.

struct Compressed {
  let data: Data
  let algorithm: CompressionAlgorithm
  init(data: Data, algorithm: CompressionAlgorithm) {
    self.data = data
    self.algorithm = algorithm
  }
  // Compress the input with the specified algorithm. Returns nil if it fails.
  static func compress(input: Data,
                       with algorithm: CompressionAlgorithm) -> Compressed? {
    guard let data = perform(.compression, on: input, using: algorithm) else {
      return nil
    }
    return Compressed(data: data, algorithm: algorithm)
  }
  // Uncompressed data. Returns nil if the data cannot be decompressed.
func decompressed() -> Data? {
    return perform(.decompression, on: data, using: algorithm)
  }

}

func perform(_ operation: CompressionOperation,
             on input: Data,
             using algorithm: CompressionAlgorithm,
             workingBufferSize: Int = 2000) -> Data?  {
  // set the algorithm
  let streamAlgorithm: compression_algorithm
  switch algorithm {
  case .lz4:   streamAlgorithm = COMPRESSION_LZ4
  case .lz4a:  streamAlgorithm = COMPRESSION_LZMA
  case .zlib:  streamAlgorithm = COMPRESSION_ZLIB
  case .lzfse: streamAlgorithm = COMPRESSION_LZFSE
  }
  // set the stream operation and flags
  let streamOperation: compression_stream_operation
  let flags: Int32
  switch operation {
  case .compression:
    streamOperation = COMPRESSION_STREAM_ENCODE
    flags = Int32(COMPRESSION_STREAM_FINALIZE.rawValue)
  case .decompression:
    streamOperation = COMPRESSION_STREAM_DECODE
    flags = 0
  }
  return nil /// To be continued
}

// 1: create a stream
var streamPointer = UnsafeMutablePointer<compression_stream>.allocate(capacity: 1)
defer {
  streamPointer.deallocate(capacity: 1)
}

// 2: initialize the stream
var stream = streamPointer.pointee
var status = compression_stream_init(&stream, streamOperation, streamAlgorithm)
guard status != COMPRESSION_STATUS_ERROR else {
  return nil
}
defer {
  compression_stream_destroy(&stream)
}

// 3: set up a destination buffer
let dstSize = workingBufferSize
let dstPointer = UnsafeMutablePointer<UInt8>.allocate(capacity: dstSize)
defer {
  dstPointer.deallocate(capacity: dstSize)
}

return nil /// To be continued

1. compression_stream을 할당하고 소멸을위해 defer 블럭으로 준비한다.
2. 그러고 pointee 프로퍼티를 사용하여 스트림을 가져와서, compression_stream_init 함수에 보내준다. 이 컴파일러는 여기서 좀 특별한 일을 한다. inout & maker를 이용하여 여러분의 compression_stream을 받아서 자동으로 UnsafeMutablePointer<compression_stream>으로 바꾼다.(streamPointer로 보낼 수도 있고 이 특정 변환을 필요로 하지 않을 수도 있다)
3. 마지막으로 여러분이 작업할 버퍼인 목적지 버퍼를 생성한다.

// process the input
return input.withUnsafeBytes { (srcPointer: UnsafePointer<UInt8>) in
  // 1
  var output = Data()
  // 2
  stream.src_ptr = srcPointer
  stream.src_size = input.count
  stream.dst_ptr = dstPointer
  stream.dst_size = dstSize
  // 3
  while status == COMPRESSION_STATUS_OK {
    // process the stream
    status = compression_stream_process(&stream, flags)
    // collect bytes from the stream and reset
    switch status {
    case COMPRESSION_STATUS_OK:
      // 4
      output.append(dstPointer, count: dstSize)
      stream.dst_ptr = dstPointer
      stream.dst_size = dstSize
    case COMPRESSION_STATUS_ERROR:
      return nil
    case COMPRESSION_STATUS_END:
      // 5
      output.append(dstPointer, count: stream.dst_ptr - dstPointer)
    default:
      fatalError()
    }
  }
  return output
}

1. 아웃픗(압축된 데이터든 압축해제된 데이터든, 그 작업에따라 다르다)을 담은 Data 오브젝트를 생성한다.
2. 당신이 할당한 포인터와 그 크기와함께 소스버퍼와 목적지버퍼를 설정한다.
3. 그리고 COMPRESSION_STATUS_OK를 반환할때까지 계속 compression_stream_process를 호출한다.
4. 목적지버퍼는 마침내 그 함수로부터 반환된 아웃풋으로 복사된다.
5. 마지막 패킷이 들어오면, COMPRESSION_STATUS_END가 나오고, 오직 목적지버퍼의 부분만 잠재적으로 복사되는것이 필요하다.

import Foundation

enum RandomSource {
  static let file = fopen("/dev/urandom", "r")!
  static let queue = DispatchQueue(label: "random")
  static func get(count: Int) -> [Int8] {
    let capacity = count + 1 // fgets adds null termination
    var data = UnsafeMutablePointer<Int8>.allocate(capacity: capacity)
    defer {
      data.deallocate(capacity: capacity)
    }
    queue.sync {
      fgets(data, Int32(capacity), file)
    }
    return Array(UnsafeMutableBufferPointer(start: data, count: count))
  }
}

extension Integer {
  static var randomized: Self {
    let numbers = RandomSource.get(count: MemoryLayout<Self>.size)
    return numbers.withUnsafeBufferPointer { bufferPointer in
      return bufferPointer.baseAddress!.withMemoryRebound(to: Self.self, capacity: 1) {
        return $0.pointee
      }
    }
  }

}

Int8.randomized
UInt8.randomized
Int16.randomized
UInt16.randomized
Int16.randomized
UInt32.randomized
Int64.randomized
UInt64.randomized

• Swift Evolution 0107: UnsafeRawPointer API는 스위프트 메모리 모델의 개괄을 자세히 보여주었고, API 무서를 더 이해할 수 있게 도와줄 것이다.
• Swift Evolution 0138: UnsafeRawBufferPointer API는 untyped 메모리로 작업하는 것에 대해 확장하여 이야기하고, 이것을 사용할때의 이점에대한 오픈소스 프로젝트로 링크를 걸어두었다. 언세이프 코드를 스위프트3으로 바꾸려면 The Migration Guide를 확인해보자. 스위프트 버전 변경을 꼭 하지 않더라도 흥미로운 예제들이 있다.
• Interacting with C APIs는 스위프트가 어떻게 C와 소통할 수 있는지 통찰력을 줄것이다.
• Mike Ash는 Exploring Swift Memory Layout에대한 훌륭한 발표를 했다.