swift结构体和类

    科技2022-09-13  112

    一.结构体

    所有结构体都有一个编译器自动生成的初始化器。初始化时可以传入所有成员值用来初始化所有成员(存储属性)。结构体可能会生成多个初始化器,目的是保证所有成员都有初始值。(在编译器角度保证代码的安全。)在成员值没有默认值的时候,需要传入所有成员变量的值。自定义初始化器:一旦自定义了,编译器就不会自动生成其他初始器。 struct TestStr{ var x:Int = 0 var y:Int = 0 init(x:Int,y:Int){ self.x = x self.y = y } } 结构体在函数中定义的话,他的内存在栈空间中。如果在函数外,定义全局变量中,存在数据段中,是一个全局变量。如果定义在类中,那会跟随类存在堆中。

    二.类

    类的定义和结构体类似,但是编译器并没有为类自动生成可以传入成员值的初始化器。会生成一个无参的初始化器,类中有初始值的话无参初始化器才会有用。类无论在什么地方创建,他的值都在堆空间。类的指针内存如果在函数中定义,在栈空间,在全局中定义,在数据段。

    三.结构体和类的本质区别

    1.相同点

    在swift中,结构体和类都可以定义方法。(c++也可以)

    2.不同点

    结构体是值类型(枚举也是值类型),类是引用类型。 函数调用数据在栈空间中。指针变量的地址在栈空间。指针变量的数据在堆空间。 如果在堆空间,汇编中会有alloc或者malloc函数,可以看到注释: __allocating_init(),代表在对空间申请内存。进入这个init,会发现一个swift_allocObject,打上断点进入。深入直至发现swift_slowAlloc,进入swift_slowAlloc。可以看到一句 callq 0x7fff6865028c; symbol stub for: malloc

    这是系统级别的分配堆空间的函数。在siwft和oc之中,都是调用malloc来分配内存的。

    继续深入,最后调用到ibsystem_malloc.dylib`malloc,在这个函数中分配了堆空间的内存。 //实验代码: func Class_and_Struct_Test(){ class Size{ var width = 1 var height = 2 } struct Point{ var x = 3 var y = 4 } var size = Size() //指针变量占了8字节 var point = Point() //这个结构体占了16字节 }

    然后查看他们的内存

    类的栈空间—————————————————————— size变量的地址: 0x00007ffeefbff440 //这个位置紧挨在point之后,差了16位 size变量的内存: 0x0000000102a59880 //存储了size对象的内存地址 类的堆空间—————————————————————— size指向内存的地址: 0x0000000102a59880 //被存储的内存地址 size指向内存变量的内容: 0x0000000100010328 //这是个地址值,指向了这个变量的类型信息 0x0000000200000002 //引用计数,ios使用的ARC计数器 0x0000000000000001 //存储了1 0x0000000000000002 //存储了2 结构体————————————————————————— Point变量的地址: 0x00007ffeefbff430 //虽然代码中point是后定义的,但是是先存入内存的 Point变量的地址: 0x0000000000000003 0x0000000000000004 //存储了3和4 由于使用MemoryLayout返回的是栈空间的大小,所以如果要看一个类所占的内存的话,可以调用malloc_size函数。mac和IOS平台的malloc函数分配的内存大小总是16的倍数。如果小于16,会自动补齐。可以通过:class_getInstanceSize 获得类的对象至少需要多少内存。 func testInstanceSize(){ class Point{ var x = 11 // 8 var test = true // 1 var y = 22 //8 } //实际使用了16 + 8 + 8 + 1 = 33 ->这是实际利用的 var p = Point() print(class_getInstanceSize(Point.self)) // 40 print(class_getInstanceSize(type(of: p))) // 40 -> 正常工作最小是40,32+1,其中1是8位的对齐参数 print(Mems.size(ofRef: p)) //实际分配了48,通过malloc申请,最小段是16字节 }

    四.值类型

    值类型赋值给let,var或者给函数传参,是直接将所有内容拷贝一份。产生了一个全新的副本文件,属于深拷贝(deep copy)改变值类型拷贝后的副本不会影响到原数据,因为是在副本的内存上修改的,和原数据无关。 func testValueType() { struct Point{ var x : Int var y : Int } var p1 = Point(x: 10, y: 20) var p2 = p1 p2.x = 11 p2.y = 22 }

    其中一段汇编: 初始化方法中将10赋值给rax,20赋值给rdx

    rax == 10 rdx == 20 //rax和rdx放在了连续的16字节 movq %rax, -0x10(%rbp) //第一次将rax赋值给rbp -0x10 == 0x1000 //p1结构体变量x的内存地址 movq %rdx, -0x8(%rbp) //第一次将rdx赋值给rbp -0x8 == 0x1008 //p1结构体变量y的内存地址 movq %rax, -0x20(%rbp) //rbp -0x20 //p2结构体变量x的内存地址 movq %rdx, -0x18(%rbp) //rbp -0x18 //p2结构体变量y的内存地址 //之后将11和22赋值到p2的内存地址 movq $0xb, -0x20(%rbp) movq $0x16, -0x18(%rbp) 在汇编的栈中,如果一个地址是rbp - xxxx,则一般是一个局部变量。rbp这个值每次调用函数都可能不一样。每次调用都会有一次将rsp赋值给rbp,而rsp的地址是外层给的,是会变化的。在汇编的栈中,如果一个地址是rip + xxxx,则一般是一个全局变量。rip一般是固定的,就是下一条汇编指令的地址。全局变量在程序启动的时候,内存已经确定了。局部变量在每次调用函数的时候,内存都可能有所改变。string,array,dic都是结构体,属于值类型。在swift标准库中用写时复制,只有在修改内存时,才会使用深复制操作,如果在编译中发现修改内存,则只会做浅复制。

    五.引用类型

    引用赋值赋值给let,var或者给函数传参时,是将内存地址拷贝一份。副本与原数据指向同一个文件,属于浅拷贝。引用类型向堆空间申请地址后,堆空间返回的是对象的地址值。

    六.寄存器一般用途

    rax一般用作函数返回值。rdi,rsi,rdx,rcx,r8,r9一般常用于放函数参数。rsp,rbp用于栈操作,存储栈空间的地址值,也叫栈指针。如果参数过多,函数参数寄存器不够用,会将多余的参数放到与参数空间相邻的栈空间。就是如果rdi等不够,会放在rsp,rbp中。介于rbp和rsp之间一般是放函数的局部变量。rip作为指令指针,存储了cpu下一条要执行的指令的地址,一旦cpu读取一条指令,rip会自动指向下一条指令。rax + xxxx一般是堆空间rbp - xxxx,则一般是一个局部变量rip + xxxx,则一般是一个全局变量

    七.引用类型和值类型的let

    一个值是常量,代表了这个值的内存是不可以更改的。值类型的常量内容在栈中,栈中的数据不会变化,所以不能更改。引用类型的常量的内容在堆中,栈中存放的是堆的地址,栈中的不变,但是堆中的内容可以被更改。

    八.方法的内存

    方法的本质是函数,不占用类或者结构体的内存,方法和函数都是存放在代码段之中的。IOS内存由上到下是代码段,数据段,堆空间,栈空间。
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