UIFont / CTFont — co to jest, typy czcionek i Core Text

Czym są UIFont i CTFont?

UIFont — to klasa UIKit reprezentująca czcionkę do wyświetlania tekstu w komponentach UI: UILabel, UITextView, UITextField. Zapewnia prosty interfejs do pobierania czcionek systemowych i niestandardowych z określeniem rozmiaru, wagi i stylu. UIFont nie pozwala bezpośrednio zarządzać kerningiem, ligaturami i funkcjami OpenType — do tego służy Core Text.

CTFont — to typ Core Text (CTFontRef) zapewniający niskopoziomowy dostęp do danych czcionki. CTFont działa bezpośrednio z Core Graphics do renderowania, obsługuje wszystkie możliwości OpenType i TrueType, w tym alternatywne glify, ligatury i czcionki zmienne. CTFont jest używany wewnętrznie przez UIKit do renderowania UIFont, ale jest także dostępny bezpośrednio do niestandardowego rysowania.

Toll-Free Bridging

UIFont i CTFont obsługują toll-free bridging — konwersję między typami bez dodatkowych kosztów. Rzutowanie UIFont as CTFont lub CTFont as UIFont jest możliwe w Swift i Objective-C. Pozwala to używać wysokopoziomowego API UIKit do konfiguracji i niskopoziomowego Core Text do renderowania bez kopiowania danych czcionki.

Font Descriptor

Obie klasy używają UIFontDescriptor (UIKit) / CTFontDescriptor (Core Text) do opisu cech czcionki: nazwy, rozmiaru, wagi, stylu, macierzy transformacji. Descriptor to słownik atrybutów, który można modyfikować i tworzyć nowe czcionki na podstawie istniejących. Na przykład dodać traitItalic do descriptor i otrzymać kursywną wersję tej samej czcionki.

UIFont — czcionki UIKit

UIFont udostępnia kilka metod fabrycznych do tworzenia czcionek. systemFont(ofSize:) zwraca czcionkę systemową San Francisco (iOS) lub Helvetica (starsze wersje). boldSystemFont, italicSystemFont — warianty z krojami. preferredFont(forTextStyle:) zwraca czcionkę Dynamic Type dla danego stylu: .headline, .body, .caption1, .footnote. Te czcionki automatycznie skalują się przy zmianie ustawień rozmiaru tekstu w systemie.

Do ładowania niestandardowych czcionek używa się UIFont(name:size:) z nazwą PostScript czcionki. Czcionka musi być wcześniej dodana do Info.plist i dołączona do pakietu aplikacji. Według Apple zaleca się używanie UIFont dla wszystkich standardowych komponentów UI i przejście na CTFont tylko w razie potrzeby niestandardowego renderowania.

Dynamic Type

Dynamic Type — system adaptacyjnych czcionek wprowadzony w iOS 7. Użytkownik wybiera preferowany rozmiar tekstu w Ustawieniach — od bardzo małego do bardzo dużego. UIFont.preferredFont automatycznie zwraca czcionkę odpowiedniego rozmiaru. Do prawidłowego działania wszystkie UILabel muszą mieć adjustsFontForContentSizeCategory = true. Dynamic Type jest obowiązkowy dla zgodności z dostępnością.

UIFontDescriptor

UIFontDescriptor pozwala modyfikować atrybuty czcionki bez tworzenia nowego egzemplarza od zera. Metody addingAttributes(_:), withSymbolicTraits(_:), withFamily(_:) zwracają nowy descriptor ze zmienionymi parametrami. Jest to wygodne do uzyskiwania wariantów czcionki: dodać traitBold do czcionki systemowej i otrzymać pogrubioną wersję, nie znając nazwy PostScript.

CTFont — czcionki Core Text

CTFont (CTFontRef) — to typ Core Text do niskopoziomowej pracy z czcionkami. Tworzy się go funkcjami CTFontCreateWithName, CTFontCreateWithFontDescriptor, CTFontCreateCopyWithAttributes. Każda funkcja zwraca czcionkę z określonym interfejsem, rozmiarem i opcjonalnymi atrybutami. CTFont jest używany w Core Graphics do renderowania tekstu na niestandardowych UIView przez drawRect.

CTFont zapewnia dostęp do metryk niedostępnych w UIFont: CTFontGetGlyphsForCharacters zwraca tablicę glifów dla podanych znaków, CTFontGetAdvancesForGlyphs — szerokość każdego glifu, CTFontGetBoundingBox — granice glifu. Jest to niezbędne do budowania niestandardowych układów tekstu: kolumn, obracania, opływania.

Metryki czcionki

CTFontGetAscent, CTFontGetDescent, CTFontGetLeading zwracają pionowe metryki czcionki. CTFontGetUnitsPerEm — liczba jednostek na em-square, używana do obliczania proporcji. CTFontGetGlyphCount — całkowita liczba glifów w czcionce. Te dane są krytyczne dla typografii poligraficznej i niestandardowych składów, gdzie wymagane jest precyzyjne pozycjonowanie każdego znaku.

OpenType i czcionki zmienne

CTFont obsługuje funkcje OpenType: CTFontCopyFeatures zwraca słownik dostępnych funkcji czcionki (ligatury, alternatywne znaki, kerning), CTFontEnableFeature aktywuje konkretną opcję. Czcionki zmienne (Variable Fonts) konfiguruje się przez CTFontCopyVariation i CTFontCreateCopyWithVariation, umożliwiając zmianę weight, width i slant w ciągłym zakresie.

Jak używać UIFont w kodzie

Tworzenie UIFont w Swift wykonuje się przez jedną z metod fabrycznych lub bezpośrednią inicjalizację po nazwie. Najczęstszym sposobem jest systemFont(ofSize:weight:) dla czcionek systemowych lub preferredFont(forTextStyle:) dla Dynamic Type. Do niestandardowych czcionek używa się UIFont(name:size:) z podaniem nazwy PostScript.

Czcionka systemowa z różnymi wagami

UIFont.systemFont(ofSize:weight:) przyjmuje UIFont.Weight — od .ultraLight do .black. Ta metoda zwraca czcionkę systemową San Francisco z odpowiednią wagą. UIFont.monospacedSystemFont, UIFont.monospacedDigitSystemFont zwracają czcionki o stałej szerokości do kodu i liczb. Wszystkie czcionki systemowe automatycznie obsługują Dynamic Type.

let regularFont = UIFont.systemFont(ofSize: 16, weight: .regular)
let boldFont = UIFont.systemFont(ofSize: 16, weight: .bold)
let headlineFont = UIFont.preferredFont(forTextStyle: .headline)
let monoFont = UIFont.monospacedSystemFont(ofSize: 14, weight: .regular)
label.font = headlineFont

Każdą czcionkę można bezpośrednio przypisać do właściwości font UILabel lub użyć w NSAttributedString przez NSFontAttributeName. Czcionki systemowe są buforowane przez iOS, więc ponowne utworzenie czcionki systemowej nie wiąże się z dodatkowymi kosztami.

Niestandardowa czcionka z Bundle

Aby użyć niestandardowej czcionki, dodaj plik TTF lub OTF do pakietu projektu i wskaż go w Info.plist (UIAppFonts). Nazwę PostScript czcionki można poznać przez UIFont.familyNames i UIFont.fontNames(forFamilyName:). Po rejestracji czcionka jest dostępna przez UIFont(name:size:) w dowolnym miejscu aplikacji.

// Pobierz wszystkie nazwy rodzin czcionek
for family in UIFont.familyNames {
    let names = UIFont.fontNames(forFamilyName: family)
    print("\(rodzina): \(nazwy)")
}
// Wczytaj niestandardową czcionkę
if let customFont = UIFont(name: "MyCustomFont-Regular", size: 18) {
    label.font = customFont
}

Jeśli nazwa czcionki jest nieprawidłowa, UIFont(name:size:) zwraca nil. Zaleca się wcześniejsze wyświetlenie wszystkich dostępnych nazw czcionek przez UIFont.familyNames i UIFont.fontNames(forFamilyName:) podczas debugowania, aby upewnić się, że czcionka jest poprawnie zarejestrowana.

Niestandardowe czcionki z UIFont i CTFont

Ładowanie niestandardowych czcionek jest możliwe na dwa sposoby: statyczna rejestracja przez Info.plist (UIAppFonts) i dynamiczna rejestracja przez CTFontManagerRegisterGraphicsFont. Pierwszy sposób jest prostszy — czcionka jest dostępna natychmiast po uruchomieniu aplikacji. Drugi jest używany do czcionek ładowanych z sieci lub pobieranych na żądanie.

Dynamiczna rejestracja jest przydatna do zasobów na żądanie: jeśli aplikacja zawiera 20+ czcionek, nie wszystkie muszą być dołączone do początkowego pakietu, ale mogą być pobrane przy pierwszym użyciu. CTFontManagerRegisterFontsForURLs rejestruje czcionki z podanych URL. Po rejestracji czcionka staje się dostępna przez UIFont(name:size:) jak zwykle.

CTFontCreateWithName dla niestandardowej czcionki

Do niestandardowego renderowania przez Core Text użyj CTFontCreateWithName z nazwą PostScript czcionki. Różnica z UIFont polega na tym, że CTFont może być utworzony z macierzą transformacji (CTFontCreateWithNameAndOptions) — do tworzenia zniekształconych czcionek: pochylenia, skalowania w osi X, obrotu. Jest to niedostępne w UIFont bez użycia transformacji afinicznych.

// Utwórz CTFont z macierzą pochylenia
var matrix = CGAffineTransform(a: 1, b: 0, c: 0.2, d: 1, tx: 0, ty: 0)
let ctFont = CTFontCreateWithName(
    "Helvetica" as CFString,
    24, &matrix)
// Użyj toll-free bridging z UIFont
let uiFont = ctFont as UIFont
label.font = uiFont

Macierz transformacji pozwala tworzyć warianty italic bez osobnego pliku czcionki. Parametr c (skew) dodaje pochylenie znakom. Macierz umożliwia również skalowanie czcionki w poziomie — tworząc ściśnięte lub rozszerzone warianty tej samej czcionki.

Różnice między UIFont a CTFont

Podstawowa różnica między UIFont a CTFont to poziom abstrakcji. UIFont zapewnia prosty API do typowych zadań: pobrać czcionkę systemową, zmienić rozmiar, zastosować do UILabel. CTFont daje pełną kontrolę nad czcionką: dostęp do glifów, metryk, tabel OpenType i osi zmiennych. Wybór zależy od zadania.

Do 95% zadań iOS developmentu wystarczy UIFont. Core Text z CTFont jest uzasadniony przy tworzeniu edytorów tekstu, generatorów PDF, książek ze składem typograficznym lub aplikacji z niestandardowym wyświetlaniem rzadkich języków.

Wydajność i best practices

Praca z czcionkami w iOS wymaga uwzględnienia wydajności. Każda unikalna czcionka jest ładowana do pamięci przy pierwszym użyciu i zajmuje zasoby. Czcionki systemowe San Francisco są preładowane i nie generują dodatkowych kosztów. Niestandardowe czcionki są ładowane z pliku i buforowane przez system po pierwszym załadowaniu.

Zaleca się ograniczenie liczby unikalnych czcionek w aplikacji do 3–5 rodzin. Każda czcionka zajmuje od 50 KB do 2 MB w pamięci. Używanie różnych wag jednej rodziny (regular, bold, medium) jest bardziej efektywne niż ładowanie kilku różnych rodzin.

Buforowanie UIFont

System buforuje utworzone egzemplarze UIFont, więc ponowne wywołania UIFont.systemFont(ofSize: 16, weight: .regular) nie tworzą nowego obiektu. Jednak UIFont(name:size:) dla niestandardowych czcionek nie zawsze jest buforowany — zaleca się przechowywanie często używanych czcionek we właściwościach statycznych lub buforze NSCache, aby uniknąć ponownego ładowania z pliku.

Asynchroniczne ładowanie czcionek

Przy dynamicznej rejestracji czcionek przez CTFontManagerRegisterGraphicsFont proces może być asynchroniczny, jeśli plik czcionki jest pobierany z sieci. W takim przypadku UILabel lub UITextView powinny wyświetlać zapasową czcionkę systemową do czasu zakończenia ładowania. Po rejestracji czcionka staje się dostępna, a ekran automatycznie aktualizuje wyświetlanie tekstu.