Swift底层进阶--003:值类型 & 引⽤类型

值类型
结构体的初始化
struct LGTeacher{
    var age: Int
    var name: String = "Zang"
}

var t = LGTeacher(age:18)
  • 结构体中的属性,即使没有默认值,编译器也不会报错
  • 当开发者没有手动实现init方法时,编译器会自动生成对应初始化方法

通过SIL进行验证:

struct LGTeacher {
  @_hasStorage var age: Int { get set }
  @_hasStorage @_hasInitialValue var name: String { get set }
//编译器自动生成的初始化方法
  init(age: Int, name: String = "Zang")
}

上述代码中的init(age: Int, name: String = "Zang")是编译器自动生成的初始化方法

以下代码,由我们手动声明init(age:Int)方法,编译器会怎样?

struct LGTeacher{
    var age: Int
    var name: String = "Zang"
    
    init(age:Int) {
        self.age=age
    }
}

var t = LGTeacher(age:18)

通过SIL进行验证:

struct LGTeacher {
  @_hasStorage var age: Int { get set }
  @_hasStorage @_hasInitialValue var name: String { get set }
//只有一个手动声明的初始化方法
  init(age: Int)
}

可以看到,之前编译器自动生成的初始化方法都不见了,只有一个手动声明的init(age:Int)方法

结构体是值类型
struct LGTeacher{
    var age1: Int = 18
    var age2: Int = 20
}

var t = LGTeacher()

使用po、x/8g,查看t的输出:

t的输出

  • po t,可以看到直接输出了t的值,没有地址。说明在内存中,结构体直接存储值
  • po withUnsafePointer(to: &t){print($0)},输出t的指针地址
  • x/8g 0x0000000100008908,通过指针地址直接输出值
  • 所以说结构体是值类型,结构体的地址就是第一个成员的内存地址

通过SIL进行验证:

// main
sil @main : $@convention(c) (Int32, UnsafeMutablePointer<Optional<UnsafeMutablePointer<Int8>>>) -> Int32 {
bb0(%0 : $Int32, %1 : $UnsafeMutablePointer<Optional<UnsafeMutablePointer<Int8>>>):
  alloc_global @main.t : main.LGTeacher          // id: %2
  %3 = global_addr @main.t : main.LGTeacher : $*LGTeacher // user: %7
  %4 = metatype $@thin LGTeacher.Type             // user: %6
  // function_ref LGTeacher.init()
  %5 = function_ref @main.LGTeacher.init() -> main.LGTeacher : $@convention(method) (@thin LGTeacher.Type) -> LGTeacher // user: %6
  %6 = apply %5(%4) : $@convention(method) (@thin LGTeacher.Type) -> LGTeacher // user: %7
  store %6 to %3 : $*LGTeacher                    // id: %7
  %8 = integer_literal $Builtin.Int32, 0          // user: %9
  %9 = struct $Int32 (%8 : $Builtin.Int32)        // user: %10
  return %9 : $Int32                              // id: %10
} // end sil function 'main'

上述代码t的初始化,只有init方法,没有malloc,所以结构体是分配在栈区,整体流程没有任何关于堆区的分配

值类型的传递

t1LGTeacher的实例对象,将t1赋值给t2,再修改t1.age1,那t2.age1是否会一起改变?

struct LGTeacher{
    var age1: Int = 18
    var age2: Int = 20
}

var t1 = LGTeacher()
var t2=t1

t1.age1=30;

使用po、x/8g,查看t2.age1是否发生变化:

t2.age1
很明显t2.age1还是18,没有发生任何改变。

  • t1t2之间是值传递,将t1的值拷贝到t2中,相当于拷贝副本,也就是深拷贝。
  • t1t2是不同的内存空间,两个空间不共享状态。
引用类型
类的初始化
class LGTeacher{
    var age1: Int = 18
    var age2: Int = 20
}

var t1 = LGTeacher()
  • 类的属性如果不是可选项,也没有初始默认值,编译报错:“Class LGTeacher has no initializers”
  • 类的init方法必须由开发者自己实现
类是引用类型

使用po、x/8g,查看t的输出:

t的输出

  • po t,直接输出的是t的地址
  • po withUnsafePointer(to: &t){print($0)},输出t的指针地址,是一个全局区地址
  • x/8g 0x0000000100008a88,查看全局区地址,里面存储了对象的堆地址
  • x/8g 0x00000001006526d0,通过堆地址输出值
  • 所以说类是引用类型,地址内存储对象堆地址,堆地址内存储值
引用类型的传递
class LGTeacher{

    var age1: Int = 18
    var age2: Int = 20
}

var t1 = LGTeacher()
var t2=t1

t1.age1=30;

使用po、x/8g,查看t2.age1是否发生变化:

t2.age1
很明显t2.age1变成了30,因t1.age1的修改而修改。

  • t1t2之间是地址传递,t1t2的地址内存储了相同的堆地址,一方修改都会修改,也就是浅拷贝。
  • t1t2是相同内存空间,两个空间共享状态。
结构体中包含类对象(值类型包含引用类型)
struct LGTeacher{
    var age1: Int = 18
    var age2: Int = 20
    var teacher: LGTeacher1 = LGTeacher1()
}

class LGTeacher1{
    var age1: Int = 18
    var age2: Int = 20
}

var t1 = LGTeacher()
var t2=t1

t1.teacher.age1=30;

使用po、x/8g,查看t2.teacher.age1是否发生变化:

t2.teacher.age1
很明显t2.teacher.age1跟着一起发生了改变。

  • t1t2虽然是结构体,但teacher是引用类型,所以传递的依然是地址
  • 使用CFGetRetainCount(t1.teacher)可以看到t1.teacher引用计数为3
    LGTeacher.teacher.getter内执行strong_retain,引用计数+1
    LGTeacher.teacher.setter内执行strong_retain,引用计数+1
    CFGetRetainCount(t1.teacher)方法的调用,引用计数+1
  • 在开发中,应避免值类型包含引用类型
mutating

值类型本身创建之后是不允许修改的,如果要修改,需要使⽤mutating关键字

编译报错
定义LGStack结构体,通过push方法向items里添加item,这时候必须在func前面添加mutating关键字,否则编译报错

先去掉items.append(item),改为print(item),保证编译通过

struct LGStack{
    var items = [Int]()
    
    func push(_ item : Int) {
        print(item)
    }
}

将上述代码生成SIL文件:

不使用mutating关键字
很明显,push方法除了item,还有一个默认self参数,而selflet修饰,故此不能修改

还原items.append(item)代码,在func之前增加mutating关键字

struct LGStack{
    var items = [Int]()
    
    mutating func push(_ item : Int) {
        items.append(item);
    }
}

var t=LGStack()
t.push(1)

将上述代码生成SIL文件:
使用mutating关键字

代码发生了变化

  • 传递的self被添加了inout输入输出参数
  • self的修饰变成了var
  • debug_value变成了debug_value_addr,值传递变为地址传递
  • mutating用于修饰方法,不能修饰参数。本质就是为self增加inout关键字
  • mutating只用于值类型,引用类型没有这种困惑
inout

在函数声明中,默认参数是不可变的。如果需要修改,必须在参数上增加inout关键字

编译报错
声明swap函数,有ab两个参数,在函数内部交互两个参数的值,这时候必须在参数上增加inout关键字,否则编译报错

正确的写法

func swap(a: inout Int, b: inout Int) {
    let tmp=a;
    a=b;
    b=tmp;
}

var a = 10
var b = 20
swap(&a,&b)

print("a:\(a)")
print("b:\(b)")

//输出以下内容:
//a:20
//b:10
  • inout关键字,将参数从取值变为取地址
  • 调用函数传参时,必须传递地址。参数前加&符,例如:swap(&a,&b)
  • inout关键字是输入输出参数,仅用于修饰参数
总结:
  • 引⽤类型:类似在线表格,当多人共享编辑⼀个在线表格时,其实就是⼀个引⽤类型
  • 值类型:类似本地excel,当我通过QQ传给你excel时,就相当于一个值类型,你修改的内容我并不知道
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