Swift~汇编分析结构体、类的内存布局

本文源自本人的学习记录整理与理解，其中参考阅读了部分优秀的博客和书籍，尽量以通俗简单的语句转述。引用到的地方如有遗漏或未能一一列举原文出处还望见谅与指出，另文章内容如有不妥之处还望指教，万分感谢。

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

• 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