浅析Swift中struct与class的区别(汇编角度底层分析)

概述

相对Objective-C, Swift使用结构体Struct的比例大大增加了,其中Int, Bool,以及String,Array等底层全部使用Struct来定义!在Swift中结构体不仅可以定义成员变量(属性),还可以定义成员方法,和类比较相似,都是具有定义和使用属性,方法以及初始化器等面向对象特性,但是结构体是不具有继承性,不具备运行时强制类型转换的以及引用计数等能力的!

下面来从汇编角度分析struct与class的区别!

基本知识

1、结构体

自动初始化器

在63行的调用中可以传入所有的成员值,用以初始化所有成员(存储属性, Stored Property)

在Struct Date定义中,并没有出现init初始化方法,但是发现Date会自动出现填入成员值的初始化方法

结论所有结构体都会有一个编译器自动生成的初始化器(initializer,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,但是宗旨是:保证所有成员都有初始值

举例1

下面四个初始化器,第一个初始化器之后保证了x,y都有值,满足了上面说的保证所有成员都有初始值

p1,p2,p3都不能操作成功,因为不能保证全部成员值都有值

通过上面的举例,编译器主动生成了一个初始化器,用于接受成员值x,y的初始化器,其他不会主动生成

举例2

下面四个初始化器,第一个第二个p0,p1保证了x,y都有值,因为x定义的时候赋值为0了,保证了成员值都有初始化值

p2,p3都不能操作成功,因为不能保证全部成员值都有值

通过举例2,编译器主动生成了两个初始化器,用于接受x,y以及单独接受y即可,其他的初始化器不会生成

举例3

下面成员值在定义的时候就已经给定了初始化值,已经保证了所有成员值肯定会有初始化值

所以四个初始化器都可以,编译器会自动生成四个初始化器

举例4

下面代码能编译通过嘛?

struct Point {
 var x: Int?
 var y: Int?
}
var p0 = Point(x: 0, y: 10)
var p1 = Point(y: 0)
var p2 = Point(x: 0)
var p3 = Point()

定义var x: Int? 相当于将nil 赋值给x,所以上面四个都是可以编译通过的 可选项都有个默认值nil

自定义初始化器

一旦在定义结构体的时候自定义好了初始化器,编译器就不会再帮它自动生成其他初始化器

举例1

struct Point {
 var x: Int = 0
 var y: Int = 0
 init(x: Int, y: Int) {
 self.x = x
 self.y = y
 }
}
var p0 = Point(x: 0, y: 10)
var p1 = Point(y: 0)
var p2 = Point(x: 0)
var p3 = Point()

在定义成员值时并赋值了初始值,也自定义初始化器,所以编译器就不会自动生成其他初始化器

看下这两种初始化有何区别?

func testStruct() {
 struct Point {
 var x: Int = 0
 var y: Int = 0
 }
 var _ = Point()
}
testStruct()

func testStruct() {
 struct Point {
 var x: Int
 var y: Int
 init() {
  x = 0
  y = 0
 }
 }
 var _ = Point()
}
testStruct()

通过汇编来查看是否有区别,两个一模一样,都是下面

TestSwift`init() in Point #1 in testStruct():
-> 0x100001940 <+0>: pushq %rbp
 0x100001941 <+1>: movq %rsp, %rbp
 0x100001944 <+4>: xorps %xmm0, %xmm0
 0x100001947 <+7>: movaps %xmm0, -0x10(%rbp)
 0x10000194b <+11>: movq $0x0, -0x10(%rbp)
 0x100001953 <+19>: movq $0x0, -0x8(%rbp)
 0x10000195b <+27>: xorl %eax, %eax
 0x10000195d <+29>: movl %eax, %ecx
 0x10000195f <+31>: movq %rcx, %rax
 0x100001962 <+34>: movq %rcx, %rdx
 0x100001965 <+37>: popq %rbp
 0x100001966 <+38>: retq

内存结构

看一下下面一个结构体的内存结构

根据内存地址查看

从上面的存储可看到,三个属性的存储地址是相邻的!!!

也可以通过封装的Mems内存类来直接查询

2、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

上面class定义,知编译器不会自动生成可以传入成员值的初始化器,因为定义的x,y都具有初始化值,xcode还会自动的生成无参的初始化值,如果x,y没有初始化值,连无参的初始化器都不会调用成功!

上面如果改成struct修饰,就不会有任何的错误

结论:

如果类的所有成员都在定义的时候制定了初始值,编译器会为类生成无参的初始化器

区别

1. 结构体是值类型(枚举也是值类型), 类是引用类型(指针类型)

class Size {
 var width = 1
 var height = 2
}
struct Point {
 var x = 3
 var y = 4
}
func test() {
 var size = Size()
 var point = Point()
}

对于上面的代码,point为值类型,如果值类型在函数里面定义,就放在栈空间,point里面有x,y共有16个字节,假设起始地址为0x10000,而Size对象是引用类型,size指针变量存放在栈空间中,存放的是地址(指针类型占用8个字节),地址指向的为堆空间,堆空间的大小为32个字节,内存结构大致如

而size对象内存则放在堆空间,结构结构如下

进行验证(如果汇编里面没有出现alloc,malloc等词,基本就不是堆空间)

发现size指针变量和point变量地址挨着很近!!!

进一步,我们想观看size指针变量指向的堆空间的内容和指针地址,通过Mems工具类查看

对于上面的补充

对于类创建的对象都是是堆空间,只是类对象的指针变量可能会在不同的地方,如上面size是在函数里面,size指针变量放在栈里面,但是Size对象就是堆空间,不存在其他的,如果创建size对象在函数外创建,则size指针变量就放在了全局区里面

拓展

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,产生了新的文件副本,属于深拷贝(deep copy)

汇编指令小技巧

引用类型: 引用赋值给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)

上面可看出,s1, s2 都指向同一内存,当更改s2的值时,s1也会更改掉,此为浅拷贝的应用!!!

总结

到此这篇关于Swift--struct与class的区别(汇编角度底层分析)的文章就介绍到这了,更多相关swift struct与class内容请搜索小牛知识库以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持小牛知识库！