第二十九篇:Swift指针和内存管理

指针

为什么说指针不安全
1)比如我们在创建一个对象的时候,是需要在堆分配内存空间的。但是这个内存空间的声明周期是有限的,也就意味着如果我们使用指针指向这块内容空间,如果当前内存空间的生命周期到了(引用计数为0),那么我们当前的指针是不是就变成了未定义的行为了。

2)我们创建的内存空间是有边界的,比如我们创建一个大小为10的数组,这个时候我们通过指针访问到了index = 11的位置,这个时候是不是就越界了,访问了一个未知的内存空间。

3)指针类型与内存的值类型不一致,也是不安全的。

Swift里的指针类型

Swift中的指针分为两类,typed pointer指定数据类型指针,raw pointer未指定数据类型的指针(原生指针)。基本上我们接触到的指针类型有以下几种:


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泛型指针的使用

  这里的泛型指针相比较原生指针来说,其实就是指定当前指针已经绑定到了具体的类型。在进行泛型指针访问的过程中,我们并不是使用load和store方法来进行存储操作,这里我们使用到当前泛型指针内置的变量pointee。
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还有一种方式就是直接分配内存

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Swift与OC里的不同的是,直接定义指针存储的类型(这里用存的是LGStruct类型),其中通过allocate去创建,然后通过deallocate()去释放。

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内存绑定

Swift提供了三种不同的API来绑定/重新绑定指针:
1)assumingMemoryBound(to:)
2)bindMemory(to:capacity:)
3)withMemoryRebound(to:capacity:body:)(临时改变内存绑定)

下面是用assumingMemoryBound来的:这个是告知编译器我当前是Int类型,不需要额外进行检查,直接使用。


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内存管理

swift中使用自动引用计数(ARC)机制来追踪和管理内存。

首先我们先找到 RefCount 的定义,这里我们在HeapObject.h文件中

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在源码里通过分析,可以得到引用计数是存放中RefcountBitsInt里,这个是一个64bit的位 域计数,下面是各个地址存储的信息。


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下面是对应的swift里的引用计数的代码,使用了swift_retain函数,进行refCounts的增加。

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下面这段代码就产生了两个实例对象强引用,swift提供了两种办法用来解决使用类的属性时所遇到的循环强引用问题,弱引用(weak reference )和无主引用(unowned reference)。


image.png

声明一个weak变量相当于定义了一个weakrefrence对象


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同时在swift里的引用计数用到了sideTable来存储:


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Swift中存在两种引用计数,一种是inlineRefCount是,一种是SideTableRefCounts。Side Table是一种类名为

HeapObjectSizeTableEntry的结构,里面也有RefCounts成员,是内部是SizeTableRefCountBits,其实就是原来的uint64_t加上一个存储弱引用数的uint32_t。

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这里我们来总结一下我们当前的引用计数,一个对象在初始化的时候后是没有SizeTable的,当我们创建一个弱引用的时候,系统会创建一个SizeTale。

弱引用

弱引用不会对其引用的实例保持强引用,因而不会阻止ARC释放被引用的实例,这个特性阻止了引用变为循环引用。声明属性或者变量时,在前面加上weak关键字表明这是一个弱引用。

由于弱引用不会强保持对实例的引用,所以说实例被释放了弱引用仍旧引用着这个实例也是有可能。因此,ARC会在被引用的实例被释放是自动地设置弱引用为nil。由于弱引用需要允许它们的值为nil,它们一定得是可选类型。

Unowned(无主引用)

和弱引用类似,无主引用不会牢牢保持住引用的实例。但是不像弱引用,总之,无主引用假定是永远有值的。

根据苹果的官方文档的建议,当我们知道两个对象的生命周期并不相关,那么我们必须使用weak。相反,非强引用对象拥有和强引用对象同样或者更长的生命周期的话,则应该使用unowned。

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当遇到循环引用我们用weak修饰时候,对象会被提前释放,如果使用withExtendedLifetime去延迟将要被释放的对象的生命周期。

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