从零学习Swift 09: 汇编分析多态,初始化器

总结

在 swift 中,类和结构体都可以定义方法.那么类和结构体定义的方法在调用的时候有什么不同吗?我们看看下面的代码.

首先看看调用结构体方法的汇编:

调用结构体方法

可以看到调用结构体方法时,方法的地址是固定的.

我们把struct改成class,再来看看他的的汇编:

调用类的方法

可以看到,方法地址不是固定的,而是通过一定计算得来的.因为class支持继承,所以它的方法地址一定不是写死的,而是通过计算得来的.

所以在项目中如果我们只是单纯的调用方法,那我们用结构体就可以了,从汇编代码可以看出,结构体的汇编代码更少,流程更简单,效率更快.

一: swift 多态的实现原理

下面我们就来研究 Swift 中,多态的实现原理.

示例代码:


class Person{
    func eat(){
        print("Person eat")
    }
    func run(){
        print("Person run")
    }
    
    func sleep(){
        print("Person sleep")
    }
    
}

class Student: Person {
    override func eat() {
         print("Student eat")
    }
    override func run() {
        print("Student run")
    }
    func study(){
        print("Student stuty")
    }
}

var person = Person()

person = Student()
person.eat()
person.run()
person.sleep()

//运行结果:
Student eat
Student run
Person sleep

上面代码,父类类型Person指向子类Student的实例对象,最后调用的的结果.这就是多态,swfit 内部是怎样实现多态的呢?

我们还是通过汇编窥探一下:

我们知道person是一个指针变量,它里面存储的是堆空间对象的地址值.从汇编代码可以看到,调用eat()时,先把person中存储的堆空间对象的地址值取出来,然后movq指令取出堆空间的前8个字节,也就是类型信息的地址.然后通过一个偏移量找到eat()方法的地址,并调用的.

画图表示:

上图就是子类在调用方法的时候是如何调用的流程,需要注意的是类型信息存储在全局区

二: 初始化器

之前讲过,初始化器的唯一原则就是:保证所有成员都有值.在 swift 中,初始化器可以分为两种:1: 指定初始化器 , 2:便捷初始化器

1:指定初始化器

指定初始化器就是之前我们使用的初始化器,如:

编译器生成的无参初始化器

或者我们自定义的初始化器:

自定义初始化器

以上两种都是指定初始化器,需要注意的是,一旦我们自定义了初始化器,编译器就不会为我们再生成初始化器了.

指定初始化器就是类的主要初始化器,可以理解为主线.一个类至少有一个指定初始化器,并且 swift 官方建议不要过多的指定初始化器,一个类通常只有一个指定初始化器.

1: 便捷初始化器

便捷初始化器,顾名思义就是为了便捷,为了方便,比如:

便捷初始化器

可以看到,我们可以根据自己的需求定义多个便捷初始化器.
注意: 在便捷初始化器内部必须调用指定初始化器,不然会报错

便捷初始化器内部必须调用指定初始化器

如果有继承关系的类,子类的指定初始化器必须调用直系父类的指定初始化器

子类的指定初始化器必须调用直系父类的指定初始化器

总结:
1. 如果是指定初始化器,必须调用直系父类的指定初始化器;
2. 如果是便捷初始化器,必须调用自己的指定初始化器;

那便捷初始化器可不可以调用便捷初始化器呢?

便捷初始化器调用便捷初始化器

从上图可以看到,便捷初始化器是可以调用便捷初始化器的,但是必须遵从一条规则:便捷初始化器最终必须要调用指定初始化器

三: 初始化过程

swift 的初始化工作有着一套完善且安全的流程,如果不搞清楚初始化流程,很容易出现各种各样的错误,比如:

初始化错误

swift 的初始化过程可以分为两个阶段1:初始化所有属性,2:正常使用 self 对象

一: 初始化所有属性

上面已经讲过,初始化器唯一的原则就是要保证所有属性都被初始化.我们把从外部调用初始化器开始到所有属性初始化完毕这一阶段的流程梳理一下:

外部调用初始化器(便捷初始化器或者指定初始化器)
分配堆空间内存,此时还未初始化
指定初始化器必须先确保当前类所有的存储属性都被初始化
3.1 如果当前类的属性没有初始化就调用父类初始化器,会直接报错:
调用父类指定初始化器,一直向上调用,直到基类,形成初始化链.

二: 正常使用 self 对象

第一阶段完成后,所有子类和基类的所有属性都已经初始化了.此时会从基类开始,从上到下依次初始化完成.此时才可以正常使用self

如果第一阶段没有完成,是无法正常使用self的:

也就是说,self的必须在init之后使用

四: 初始化器的重写

当子类重写父类的指定初始化器时,必须加上override关键字.子类可以把父类的指定初始化器重写为指定初始化器和便捷初始化器.


class Person{
    var age: Int
    var name: String
    init(){
        self.age = 0
        self.name = ""
    }
    
    init(age: Int, name: String){
        self.age = age
        self.name = name
    }
    
}

class Student: Person {
    var score: Int
    //重写父类无参的指定初始化器
    override init() {
        self.score = 0
        super.init()
    }
    //把父类指定初始化器重写为 便捷初始化器
    override convenience init(age: Int, name: String) {
        self.init()
    }
}