Swift~汇编分析结构体、类的内存布局

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结构体

Swift标准库中,绝大多数的公开类型都是结构体,而枚举和类只占很少一部分,比如:Bool、Int、Double、String、Array、Dictionary等常见类型都是结构体

  • 开发者可以自定义结构体

结构体定义
struct Date {
var year: Int
var month: Int
var day: Int
}

使用(利用初始化器初始化Date)   ,可以传入所有成员值,用以初始化所有成员(存储属性或Stored Property)
var date =  Date(year: 2020, month: 5, day: 18 )

  • 所有结构体都有一个编译器自动生成的初始化器(initializer、初始化方法、构造器、构造方法)
  • 在Date(year: 2020, month: 5, day: 18 )调用时,可以传入所有成员值,用以初始化所有成员(存储属性,Stored Property)

结构体的初始化器

  • 在初始化时必须传入所有成员值,否则就会编译报错,前提是成员没有给初始值
  • 编译器会根据情况,可能会为结构体生成多个初始化器;宗旨是:保证所有成员都有初始化值
生成多个初始化器.png

思考:下面代码能编译通过吗 ?

struct Point {

var x:Int?
var y:Int?

}

var p1 = Point(x:10,y:10)
var p2 = Point(y:10)
var p3 = Point(x:10)
var p4 = Point()

可以编译通过,可选项都有一个默认值nil; 因此可以编译通过

自定义初始化器

  • 一旦定义结构体时自定义初始化器,编译器就不会再帮它自动生成其他初始化器

struct Point {

var x:Int?
var y:Int?

  //自定义初始化器
   init(x:Int, y:Int){
       self.x = x
       self.y = y
   }

}

var p1 = Point(x:10,y:10)
var p2 = Point(y:10)
var p3 = Point(x:10)
var p4 = Point()

窥探初始化器的本质

下面两段代码是完全等效的


struct Point {

var x:Int
var y:Int

  //自定义初始化器
   init(){
       x = 0
       y = 0
   }

}

---------------------------------------------

struct Point {
var x:Int = 0
var y:Int = 0
}

结构体的内存结构

示例.png

x和y各占8个字节,Bool占一个字节;内存对齐是8的倍数;所以最终Point占24字节

  • 类的定义和结构体类似,但编译器并没有为类自动生成可以传入成员值得初始化器
示例.png

类的初始化器

  • 如果类的所有成员都在定义的时候指定了初始值,编译器会为类生成无参的初始化器
  • 成员的初始化是在这个初始化器中完成的;所以下面两段代码完全等效

class Point {

var x:Int
var y:Int

  //自定义初始化器
   init(){
       x = 0
       y = 0
   }

}

---------------------------------------------

class Point {
var x:Int = 0
var y:Int = 0
}

结构体和类的本质区别

  • 结构体是值类型(枚举也是值类型),类是引用类型(指针类型)
  • 结构体不需要向堆空间申请内存,类需要向堆空间申请内存
示例.png

对象的对空间申请过程

Swift中创建类.png

函数被定义在类的内部和在外部,都是向栈空间申请内存 !唯一的区别就是作用域不同

示例.png

值类型

  • 值类型赋值给var、let或者给函数传参,是直接将所有内容拷贝一份
  • 类似于对文件进行copy、paste操作,产生了新的副本;属于深拷贝(deep copy)
值类型分析.png
  • 值类型的赋值操作
var s1 = "逍遥侯"
var s2 = s1
s2.append("~泰牛了")
print(s1)  //输出结果:逍遥侯
print(s2)  //输出结果:逍遥侯~泰牛了

  • 在Swift标准库中,为了提升性能,String、Array、Dictionary、Set采取了 Copy On Write 的技术 ; 也就是说当我们去修改内存时才会有copy操作,只是单纯的赋值是不会深拷贝!
    注意:自己定义的结构体是没有这个操作的
  • 比如仅当有”写“操作时,才会真正执行拷贝操作
  • 对于标准库类型的赋值操作,Swift能确定最佳性能,所以没必要为了保证最佳性能来避免赋值;建议:不需要修改的,尽量定义成let

引用类型

  • 引用类型赋值给var、let或者给函数传参,是将内存地址拷贝一份
  • 类似于制作一个文件的替身(快捷方式、链接),指向的是同一个文件。属于浅拷贝(shallow copy)
引用类型示例.png

注意:全局变量的内存地址是唯一的

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