用Swift构建图像转PDF的iOS应用：从原理到实践

一、技术背景与需求分析

在移动办公场景中，用户常需将多张照片（如发票、合同、笔记）合并为PDF文件以便分享或存档。传统方案需依赖第三方应用或在线工具，存在隐私泄露风险。通过原生Swift开发此类应用，可实现零依赖、高安全性的解决方案。

核心需求包括：

1. 支持从相册选择多张图像
2. 允许调整图像顺序
3. 生成高质量PDF文件
4. 提供分享与保存功能

技术关键点在于理解iOS的Core Graphics框架对PDF的渲染机制，以及如何高效处理图像数据。根据Apple官方文档，CGPDFContext是生成PDF的标准API，其通过图形上下文将绘图命令转换为PDF内容流。

二、核心实现步骤

1. 图像选择与排序

使用PHPickerConfiguration实现相册多选功能，相比旧的UIImagePickerController，它具有更好的隐私控制和多选支持：

var images = [UIImage]()
func presentImagePicker() {
    var config = PHPickerConfiguration(photoLibrary: .shared())
    config.selectionLimit = 0 // 0表示无限制
    config.filter = .images
    let picker = PHPickerViewController(configuration: config)
    picker.delegate = self
    present(picker, animated: true)
}
extension ViewController: PHPickerViewControllerDelegate {
    func picker(_ picker: PHPickerViewController, didFinishPicking results: [PHPickerResult]) {
        picker.dismiss(animated: true)
        for result in results {
            result.itemProvider.loadObject(ofClass: UIImage.self) { [weak self] object, error in
                guard let image = object as? UIImage else { return }
                DispatchQueue.main.async {
                    self?.images.append(image)
                    self?.collectionView.reloadData()
                }
            }
        }
    }
}

2. PDF生成引擎

创建PDF的核心在于建立CGPDFContext，其关键参数包括：

• 输出路径：使用FileManager创建临时文件
• 媒体框：定义PDF页面尺寸（通常为A4或与图像等比）
• 压缩质量：通过UIGraphicsImageRendererFormat控制

func generatePDF(from images: [UIImage], outputURL: URL) -> Bool {
    guard let firstImage = images.first else { return false }
    // 创建PDF上下文
    UIGraphicsBeginPDFContextToFile(outputURL.path, CGRect.zero, nil)
    for image in images {
        // 计算适合A4的缩放比例（A4: 595x842 points）
        let pageRect = CGRect(x: 0, y: 0, width: 595, height: 842)
        UIGraphicsBeginPDFPageWithInfo(pageRect, nil)
        let imageAspect = image.size.width / image.size.height
        let pageAspect = pageRect.width / pageRect.height
        var drawRect = pageRect
        if imageAspect > pageAspect {
            // 图像比页面宽
            let height = pageRect.width / imageAspect
            drawRect.origin.y = (pageRect.height - height) / 2
            drawRect.size.height = height
        } else {
            // 图像比页面高
            let width = pageRect.height * imageAspect
            drawRect.origin.x = (pageRect.width - width) / 2
            drawRect.size.width = width
        }
        image.draw(in: drawRect)
    }
    UIGraphicsEndPDFContext()
    return true
}

3. 性能优化策略

针对大图像处理，需实施以下优化：

• 异步处理：使用DispatchQueue.global(qos: .userInitiated)避免阻塞主线程
• 图像压缩：在绘制前调整尺寸（示例中通过draw(in:)自动缩放）
• 内存管理：及时释放不再使用的图像对象
• 进度反馈：通过UIProgressView显示生成进度

func exportPDF(completion: @escaping (Bool, Error?) -> Void) {
    let docsURL = FileManager.default.urls(for: .documentDirectory, in: .userDomainMask).first!
    let outputURL = docsURL.appendingPathComponent("Merged.pdf")
    // 删除已存在文件
    try? FileManager.default.removeItem(at: outputURL)
    DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async {
        let success = self.generatePDF(from: self.images, outputURL: outputURL)
        DispatchQueue.main.async {
            if success {
                // 分享逻辑
                let activityVC = UIActivityViewController(activityItems: [outputURL], applicationActivities: nil)
                self.present(activityVC, animated: true)
            }
            completion(success, nil)
        }
    }
}

三、高级功能扩展

1. 动态页面布局

通过PDFDocument和PDFPage类实现更复杂的布局：

import PDFKit
func createAdvancedPDF() {
    let pdfDocument = PDFDocument()
    for (index, image) in images.enumerated() {
        guard let pdfPage = PDFPage(image: image) else { continue }
        // 添加页眉页脚
        let annotation = PDFAnnotation(bounds: pdfPage.bounds, forType: .freeText, withProperties: nil)
        annotation.contents = "Page \(index + 1)"
        pdfPage.addAnnotation(annotation)
        pdfDocument.insert(pdfPage, at: index)
    }
    let outputURL = /* 同上 */
    pdfDocument.write(to: outputURL)
}

2. 跨设备兼容性处理

• 图像方向校正：使用CGImagePropertyOrientation处理EXIF方向信息

• 色彩空间转换：确保PDF使用标准RGB色彩空间

  func normalizedImage(_ image: UIImage) -> UIImage {
    guard let cgImage = image.cgImage else { return image }
    if image.imageOrientation == .up {
        return image
    }
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(image.size, false, image.scale)
    let context = UIGraphicsGetCurrentContext()!
    // 根据方向旋转
    context.translateBy(x: 0, y: image.size.height)
    context.scaleBy(x: 1.0, y: -1.0)
    context.draw(cgImage, in: CGRect(x: 0, y: 0, width: image.size.width, height: image.size.height))
    let newImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()!
    UIGraphicsEndImageContext()
    return newImage
  }

四、部署与测试要点

1. 权限配置：在Info.plist中添加：

   <key>NSPhotoLibraryUsageDescription</key>
   <string>需要访问相册以选择图像</string>

2. 沙盒测试：使用iOS模拟器或真机测试文件系统操作

3. 性能基准测试：

   • 测试图像数量：10/50/100张
   • 测试图像分辨率：1MP/5MP/12MP
   • 记录内存占用和生成时间

4. 错误处理：

   • 磁盘空间不足
   • 无效图像格式
   • 用户取消操作

五、商业应用价值

此类应用可拓展为：

1. 企业解决方案：集成到内部文档管理系统
2. 教育工具：学生作业扫描与整理
3. 医疗应用：病历图像归档

根据App Store数据分析，工具类应用通过订阅模式（如去除广告、高级功能）可实现稳定收益。建议采用免费+内购模式，基础功能免费，高级排序、批量处理等功能收费。

六、技术演进方向

1. 机器学习集成：自动识别图像内容并分类
2. 云同步：将生成的PDF自动上传至iCloud或企业服务器
3. AR预览：通过ARKit实现PDF的三维预览

通过持续迭代，该应用可从简单工具发展为全功能的文档管理平台。建议开发者关注Apple每年WWDC发布的图像处理新API，如Core Image的实时滤镜或Vision框架的文档识别功能。