iOS 中的 imageIO 与 image 解码

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转载最新推荐文章于 2026-08-20 07:13:40 发布 900 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

底层图像处理之GIF图片的合成与解析（三）阿里P7移动互联网架构师进阶视频（每日更新中）免费学习请点击：https://space.bilibili.com/474380680 GIF的应用场景 GIF在iOS中的使用场景有以下三个方面。（1）GIF图片分解为单帧图片。（2）一系列单帧图片合成GIF图片。（3）iOS系统上展示GIF动画效果。在GIF的合成和分解方面将会接触到iOS图像处理核心框架ImageIO，作... 阅读详情

ImageIO

ImageIO对外开放的对象有CGImageSourceRef、CGImageDestinationRef，不对外开放的对象有CGImageMetadataRef。CoreGraphics中经常与imageIO打交道的对象有CGImageRef和CGDataProvider，接下来看看这五个对象在创建一个UIImage中担任了哪些角色。

用TimeProfiler一步一步来看创建UIImage过程中内部调用的函数可以帮助我们解决问题，由于TimeProfiler统计函数栈为间隔一段时间统计一次，导致没有记录下所有函数的调用而且每次函数栈还可能不一致，所以没法精确判断函数栈是如何调用的，但是可以大概推测出每步做了什么。

从CFDataRef到UIImage代码如下

NSString *resource = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"the_red_batman" ofType:@"png"];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfFile:resource options:0 error:nil];
CFDataRef dataRef = (__bridge CFDataRef)data;
CGImageSourceRef source = CGImageSourceCreateWithData(dataRef, nil);
CGImageRef cgImage = CGImageSourceCreateImageAtIndex(source, 0, nil);
UIImage *image = [UIImage imageWithCGImage:cgImage];

img-w600

调用了内部函数_CGImageReadCreate，也就是说CGImageSourceRef跟读取图像数据有关。

CGImageSourceCreateImageAtIndex

img-w600

调用了_cg_png_read_info和CGImageMetadataCreateMutable，在构建CGImageRef时，读取了图片的基础数据和元数据，基础数据中包括Image的header chunk，比如png的IHDR。元数据是由CGImageMetadataRef来抽象的。并且没有读取图片的其他数据，更没有做解码的动作。

有趣的是，如果调用CGImageSourceCopyPropertiesAtIndex

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CGImageSourceCopyPropertiesAtIndex的内部函数调用了CGImageMetadataRef，如果再加上ImageIO/CGImageMetadata.h文件的注释

@description CGImageMetadata APIs allow clients to view and modify metadata
for popular image formats. ImageIO supports the EXIF, IPTC, and XMP
metadata specifications. Please refer to CGImageSource.h for functions to
read metadata from a CGImageSource, and CGImageDestination.h for functions to
write metadata to a CGImageDestination. CGImageDestinationCopyImageSource can
be used to modify metadata without recompressing the image.

说明CGImageMetadataRef抽象出图片中EXIF、IPTC、XMP格式的元数据插入字段，而若想获得CGImageMetadataRef必须要通过CGImageSourceRef。

同样，看看有关CGDataProviderRef的内部函数调用，代码如下

//将CGImageSourceRef改由CGDataProviderRef创建   
CFDataRef dataRef = (__bridge CFDataRef)data;
CGDataProviderRef dataProvider = CGDataProviderCreateWithCFData(dataRef);
CGImageSourceRef source = CGImageSourceCreateWithDataProvider(dataProvider, nil);
//测试由CGImageRef获取CGDataProviderRef和由CGDataProviderRef创建CGImageRef
CGDataProviderRef newDataProvider = CGImageGetDataProvider(cgImage);
size_t width = CGImageGetWidth(cgImage);
size_t height = CGImageGetHeight(cgImage);
CGColorSpaceRef space = CGImageGetColorSpace(cgImage);
size_t bitsPerComponent = CGImageGetBitsPerComponent(cgImage);
size_t bitsPerPixel = CGImageGetBitsPerPixel(cgImage);
size_t bytesPerRow = CGImageGetBytesPerRow(cgImage);
CGBitmapInfo bitmapInfo = CGImageGetBitmapInfo(cgImage);
CGDataProviderRef newDataProvider = CGImageGetDataProvider(cgImage);
CGImageRef newImage = CGImageCreate(width, height, bitsPerComponent, bitsPerPixel, bytesPerRow, space, bitmapInfo, newDataProvider, NULL, false, kCGRenderingIntentDefault);

很可惜，没有找出有关CGDataProviderRef的函数调用。无法得出CGDataProviderRef做了什么。

看看有关CGImageDestinationRef的内部函数调用，代码和内部函数调用如下

CFMutableDataRef buffer = CFDataCreateMutable(kCFAllocatorDefault, 0);      CGImageDestinationRef destination = CGImageDestinationCreateWithData(buffer, kUTTypePNG, 1, NULL);
CGImageDestinationAddImage(destination, cgImage, nil);
CGImageDestinationFinalize(destination);

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CGImageDestinationRef将图片数据写入目的地，并且负责做图片编码或者说图片压缩。

测试结论

CGImageSourceRef抽象了对读图像数据的通道，读取图像要通过它，它自己本身不读取图像的任何数据，在你调用CGImageSourceCopyPropertiesAtIndex的时候会才去读取图像元数据。

CGImageMetadataRef抽象出图片中EXIF、IPTC、XMP格式的元数据，通过CGImageSourceRef获取。

CGImageRef抽象了图像的基本数据和元数据，创建的时候会通过CGImageSourceRef去读取图像的基础数据和元数据，但没有读取图像的其他数据，没有做图片解码的动作。

CGDataProviderRef没有得出有用信息。

CGImageDestinationRef抽象写入图像数据的通道，写入图像要通过它，在写入图片的时候还负责图片的编码。

Image解码

可以看到从CFDataRef直到创建出UIImage，都没有调用过对图像解码的函数，只读取了一些图像基础数据和元数据。

Image解码发生在什么时候？在ImageIO/CGImageSource.h文件中kCGImageSourceShouldCache的上面其实有明确注释。

Specifies whether image decoding and caching should happen at image creation time.
The value of this key must be a CFBooleanRef. The default value is kCFBooleanFalse (image decoding will happen at rendering time).

如果不手动设置Image只会等到在屏幕上渲染时再解码。经过测试，确实如此。这个kCGImageSourceShouldCacheImmediately还不如起名为kCGImageSourceShouldDecodeImmediately。

Image解码到底在哪里做的？

如果在画布上渲染图片，图片一定是会被解码的。下列代码再跑测试

size_t width = CGImageGetWidth(cgImage);
size_t height = CGImageGetHeight(cgImage);
CGImageAlphaInfo alphaInfo = CGImageGetAlphaInfo(cgImage) & kCGBitmapAlphaInfoMask;
BOOL hasAlpha = NO;
if (alphaInfo == kCGImageAlphaPremultipliedLast ||
    alphaInfo == kCGImageAlphaPremultipliedFirst ||
    alphaInfo == kCGImageAlphaLast ||
    alphaInfo == kCGImageAlphaFirst) {
    hasAlpha = YES;
    }
CGBitmapInfo bitmapInfo = kCGBitmapByteOrder32Host;
bitmapInfo |= hasAlpha ? kCGImageAlphaPremultipliedFirst : kCGImageAlphaNoneSkipFirst;
CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(NULL, width, height, 8, 0, CGColorSpaceCreateDeviceRGB(), bitmapInfo);
CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), cgImage); 
CGImageRef newImage = CGBitmapContextCreateImage(context);

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所有调用的函数名中没有明显decompress或者decode字眼。而上面四个函数调用的频率是最高的。根据CGImageDestinationRef调用的png_compress_IDAT，猜测png_read_IDAT_data是做解码的函数。

以上是以png图片作为测试用例，下面看看jpeg图片的

img-w600

很明显AppleJPEG的decode方法是做解码的函数。jpeg与png调用了两个同样函数，而不同的图片调了不同的解码函数。在画布上画图片的时候，会调用ImageProviderCopyImageBlockSetCallback设置callback，然后调用copyImageBlock，再调用设置的callback，但是解码函数是由copyImageBlock的调用的还是由callback调用的无法验证。

那ImageProviderCopyImageBlockSetCallback与CGDataProviderCopyData是否有关系？经过测试，CGDataProviderCopyData内部也会调用ImageProviderCopyImageBlockSetCallback和copyImageBlock。而且CGDataProviderCopyData得到的CFDataRef是解码过的像素数组。

结论：Image解码发生在CGDataProviderCopyData函数内部调用ImageProviderCopyImageBlockSetCallback设置的callback或者copyImageBlock函数，根据不同的图片格式调用的不同的方法中。