如何通过NSRange截取NSString子串返回NSString而非String类型

问题现状 #

默认情况下，Swift环境中调用NSString的substring(with:)方法传入NSRange截取子串时，返回值会被桥接为Swift原生String类型，示例代码如下：

let nsString = NSString("Some string")
let nsRange = NSRange(5...10)
type(of: nsString.substring(with: nsRange))
// => String.Type

核心诉求 #

需要实现相同的子串截取逻辑，要求返回值为NSString类型而非String；不接受基于Range<String.Index>的实现方案，要求全程在NSString体系下完成操作以获取更高性能。

性能对比基准 #

测试代码如下：

let string = String(repeating: "This is it. ", count: 10000)
let i1 = 19000
let i2 = 19020

// 耗时统计方法
func tc(computation: (Int, Int) -> Void) {
    let startTime = DispatchTime.now()
    for i in 0..<100 {
        computation(i1 + i, i2 + i)
    }
    let endTime = DispatchTime.now()
    let ns = (endTime.uptimeNanoseconds - startTime.uptimeNanoseconds)
    print("Time: \(ns)")
}

// String.Index方案
tc { (s1, s2) in
  let start = string.index(string.startIndex, offsetBy: s1)
  let end = string.index(start, offsetBy: s2 - s1)
  string[start..<end]
}

// NSRange桥接方案
tc { (s1, s2) in
  (string as NSString).substring(with: NSRange(s1..<s2))
}

测试结果：

• String 基于String.Index截取方案耗时：55_394_353ns
• NSString 基于NSRange截取方案耗时：1_389_647ns，性能为前者的39.86倍

实现方法 #

以下两种实现均全程在NSString/CFString体系下运行，无额外性能损耗：

方法1：显式桥接返回值 #

Swift导入NSString接口时默认将substring(with:)的返回值转换为Swift String类型，只需将返回结果显式转换为NSString即可。该转换属于零开销桥接，不会触发Swift String的Unicode遍历、索引校准等高成本操作，性能与原生Objective-C调用完全一致：

let nsString = NSString("Some string")
let nsRange = NSRange(5...10)
let subNSString = nsString.substring(with: nsRange) as NSString
type(of: subNSString)
// => NSString.Type

方法2：调用CoreFoundation层截取接口 #

如果需要完全绕开Swift String的桥接逻辑，可直接使用底层CoreFoundation的字符串截取API。CFString与NSString完全支持toll-free桥接，返回结果可直接作为NSString使用，无转换开销：

let nsString = NSString("Some string")
let nsRange = NSRange(5...10)
let subNSString = CFStringCreateWithSubstring(kCFAllocatorDefault, nsString, nsRange)
type(of: subNSString)
// => NSString.Type

操作注意：使用过程中请全程持有NSString类型实例，不要转换为Swift String类型做后续索引、截取操作，即可维持最优性能。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Peter R