Swift--struct與class的區別(匯編角度底層分析)

本文轉載自查看原文 2020-03-03 17:40 878 swift

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概述

相對Objective-C, Swift使用結構體Struct的比例大大增加了,其中Int, Bool,以及String,Array等底層全部使用Struct來定義!在Swift中結構體不僅可以定義成員變量(屬性),還可以定義成員方法,和類比較相似,都是具有定義和使用屬性,方法以及初始化器等面向對象特性,但是結構體是不具有繼承性,不具備運行時強制類型轉換的以及引用計數等能力的!

下面來從匯編角度分析struct與class的區別!

基本知識

1、結構體

自動初始化器

在63行的調用中可以傳入所有的成員值,用以初始化所有成員(存儲屬性, Stored Property)

在Struct Date定義中,並沒有出現init初始化方法,但是發現Date會自動出現填入成員值的初始化方法

結論所有結構體都會有一個編譯器自動生成的初始化器(initializer,構造器,構造方法),編譯器會根據情況,可能會為結構體生成多個初始化器,但是宗旨是:保證所有成員都有初始值

舉例1

下面四個初始化器,第一個初始化器之后保證了x,y都有值,滿足了上面說的保證所有成員都有初始值

p1, p2, p3都不能操作成功,因為不能保證全部成員值都有值

通過上面的舉例,編譯器主動生成了一個初始化器,用於接受成員值x,y的初始化器,其他不會主動生成

舉例2

下面四個初始化器,第一個第二個p0,p1保證了x,y都有值,因為x定義的時候賦值為0了,保證了成員值都有初始化值

p2,p3都不能操作成功,因為不能保證全部成員值都有值

通過舉例2,編譯器主動生成了兩個初始化器,用於接受x,y以及單獨接受y即可,其他的初始化器不會生成

舉例3

下面成員值在定義的時候就已經給定了初始化值,已經保證了所有成員值肯定會有初始化值

所以四個初始化器都可以,編譯器會自動生成四個初始化器

舉例4

下面代碼能編譯通過嘛?

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()

定義var x: Int? 相當於將nil 賦值給x,所以上面四個都是可以編譯通過的 可選項都有個默認值nil

自定義初始化器

一旦在定義結構體的時候自定義好了初始化器,編譯器就不會再幫它自動生成其他初始化器

舉例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()

在定義成員值時並賦值了初始值,也自定義初始化器,所以編譯器就不會自動生成其他初始化器

看下這兩種初始化有何區別?

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()

通過匯編來查看是否有區別,兩個一模一樣,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

內存結構

看一下下面一個結構體的內存結構

根據內存地址查看

從上面的存儲可看到,三個屬性的存儲地址是相鄰的!!!

也可以通過封裝的Mems內存類來直接查詢

2、類

類的定義和結構體類似, 但是編譯器並沒有為類自動生成可以傳入成員值的初始化器

上面class定義,知編譯器不會自動生成可以傳入成員值的初始化器,因為定義的x,y都具有初始化值,xcode還會自動的生成無參的初始化值,如果x,y沒有初始化值,連無參的初始化器都不會調用成功!

上面如果改成struct修飾,就不會有任何的錯誤

結論:

如果類的所有成員都在定義的時候制定了初始值,編譯器會為類生成無參的初始化器

區別

1. 結構體是值類型(枚舉也是值類型), 類是引用類型(指針類型)

2. 值類型(結構體,枚舉)不支持繼承,類支持繼承

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

對於上面的代碼,point為值類型,如果值類型在函數里面定義,就放在棧空間,point里面有x,y共有16個字節,假設起始地址為0x10000,而Size對象是引用類型,size指針變量存放在棧空間中,存放的是地址(指針類型占用8個字節),地址指向的為堆空間,堆空間的大小為32個字節,內存結構大致如