Swift进阶（四）--- 值类型 & 引用类型

2020-12-31 本文已影响0人 Jax_YD

值类型：类似于本地的Excel，修改的内容只有自己知道。
引用类型：类似于在线的表格，修改的内容大家都知道。
在我们剖析值类型 和 引用类型之前，我们向来回顾一下iOS的内存分区。

内存分区.png

栈区的地址比 堆区的地址大
栈是从高地址->低地址，向下延伸，由系统自动管理，是一片连续的内存空间
堆是从低地址->高地址，向上延伸，由程序员管理，堆的空间结构类似于链表，不是连续的
日常开发中的内存溢出是指堆栈溢出，可以理解为栈区与堆区边界碰撞的情况
全局区、常量区都存储在Mach-o中的_ _TEXT cString段t

接下里我们详细探讨一下值类型 与 引用类型

值类型

我们来看下面的例子：

func text() {
    var size = 10
    
    var size_2 = size
    
    size = 20
    
    print("第一次改变")
    print("size=\(size), size_2=\(size_2)")
    
    siz_2 = 30
    print("第二次改变")
    print("size=\(size), size_2=\(size_2)")
}

text()
/************** 输出结果 **************/
第一次改变
size=20, size_2=10
第二次改变
size=20, size_2=30
Program ended with exit code: 0

从输出结果来看，size和size_2符合本地Excel 的特点，两个对象各自修改自己的值，对方都不知情。初步判定：size和size_2是值类型。

我们接着往下看，现在我们用LLDB来查看一下size和size_2的内存结构

image.png

从上图中，我们可以看出来，size和size_2的内存地址符合栈内存的情况，是连续的(且是从高到底的)，相差了8个字节。而这8个字节正好是一个Int。

我们再来看一张图：

image1.png

这一次我们总共设置了两个断点，通过两次LLDB调试，我们不仅能从内存地址的大小来断定size和size_2是两个连续的内存地址，而且，从值变化也可以清晰的分辨出来。

总结：值类型的特点：
1、值类型存储在栈内
2、地址中存储的就是值
3、值类型的传递过程中会产生新的副本，是深拷贝
4、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

注意：

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。
- 比如仅当有 “写” 操作时，才会真正执行拷贝操作
- 对于标准库值类型的赋值操作，Swift能确保最佳性能，所以没必要为了保证最佳性能来避免赋值
- 注意：Copy On Write 支队Swift标准库起作用
建议：不需要修改的，尽量定义成 let

结构体

在Swift标准库中，绝大多数的公开类型都是结构体，而枚举和类只占很小一部分。
- 比如：Bool、Int、Double、String、Array、Dictionary等常见的类型都是结构体

struct Date {
    var year: Int
    var month: Int
    var day: Int
}
var date = Date(year: 2020, month: 12, day: 17)

所有的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)
编译器会根据情况，可能会为结构体生成多个初始化器， $\color{red}{宗旨是：保证所有成员都有初始值}$
image2.png
如果将结构体内的属性定义成可选类型会怎样呢？
- 通过下图可以看到，编译器并不会报错
- 因为可选项都有一个默认值nil，因此可以编译通过
  image3.png
当然，我们也可以自定义初始化器。
- 一旦在定义结构体时自定义了初始化器，编译器就不会再帮它自动生成其他初始化器，如下图所示：
  
  image4.png
接下来我们通过汇编来窥探一下初始化器的本质
- 下面给出两个结构体，通过汇编来看一下init

struct Date {
    var year: Int
    var month: Int

    init() {
        year = 2020
        month = 12
    }
}
var date = Date()

struct Date {
    var year: Int = 2020
    var month: Int = 12
}
var date = Date()

1、首先我们来看第一个结构体（进行断点调试）：

image5.png

image6.png

2、我们再来看一下第二个结构体（进行断点调试）：

image7.png

image8.png

image9.png

通过对比上面连个结构体进入的init()方法，我们发现，最后进入的init()方法是一模一样的，没有任何区别。
因此可以得出结论，结构体的初始化器无论是编译器默认的还是自定义的，其实没有本质区别。
结构体的内存结构

struct Date {
    var year = 2020
    var month = 12
    var Good = true
}
print(MemoryLayout<Date>.size)
print(MemoryLayout<Date>.stride)
print((MemoryLayout<Date>.alignment))
/********** 输出结果 ************/
17
24
8

当然，此时我们也可以用withUnsafePointer函数去查看结构体的内存地址。
通过内存结构的查看，我们发现，结构体也是值类型

总结：
1、结构体是值类型，且结构体的地址是第一个成员的内存地址(可通过LLDB查看)
2、结构体的默认初始化器和自定义初始化器没有任何区别
3、结构体一旦在定义结构体时自定义了初始化器，编译器就不会再帮它自动生成其他初始化器
4、所有的结构体都有一个编译器自动生成的初始化器
5、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值

引用类型

类

eg:

class Man {
    var age = 30
    var height: Int?
    
    
    init(_ age: Int) {
        self.age = age
    }
    
    init(height: Int) {
        self.height = height
    }
    
    init(_ age: Int, _ height: Int) {
        self.age = age
        self.height = height
    }
}

let M1 = Man.init(20)
let M2 = Man.init(height: 180)
let M3 = Man.init(18, 190)

在类中，如果属性没有赋值，且为非可选项，此时需要自定义init方法

为什么类是引用类型？

eg:

class Man {
    var age = 30
    var height: Int?
}
let M1 = Man.init()

下面我们断点调试一下M1

image.png

通过上图可以看到，M1里面存放的是地址。
接下来我们通过值的修改来观察一下引用类型的变化(注意：上文中M1是let类型，接下来我们需要用var类型)
image.png
通过上图我们可以看到，M1和M2里面存放的地址是一样的，因此var M2 = M1是地址拷贝，即浅拷贝。并且我们可以观察到M2.age的改变也影响到了M1.age的值。

接下来我们思考一个问题
$\color{red}{如果结构体内存放类对象，会是什么情况？}$
通过上文我们知道：

结构体是值类型
类是引用类型
那么结构体与类的结合会影响到对方的存储形式吗？
image.png
通过上图，我们可以看到p中的M1仍然存放的是地址，由此可见结构体中包含类对象并不会改变其存储形式。
反过来也是一样的，类包含结构体也不会形象结构体的存储形式，有兴趣的同学可以自己尝试一样，过程跟上面的一样。

总结：
1、类是引用类型。
2、类对象里面存储的是地址，类对象之间的赋值属于地址传递(浅拷贝)。
3、值类型与引用类型互相包含的情况下，并不会改变各自的存储形式。

Swift进阶（四）--- 值类型 & 引用类型

值类型

结构体

引用类型

类

为什么类是引用类型？

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