Swift-进阶 02:类、对象、属性

简介: Swift-进阶 02:类、对象、属性

本文主要介绍以下几点


  • 通过SIL来理解对象的创建
  • Swift类结构分析
  • 存储属性 & 计算属性
  • 延迟存储属性 & 单例创建方式


SIL


在底层流程中,OC代码和SWift代码时通过不同的编译器进行编译,然后通过LLVM,生成.o可执行文件,如下所示


image.png


下面是Swift中的编译流程,其中SIL(Swift Intermediate Language),是Swift编译过程中的中间代码,主要用于进一步分析和优化Swift代码。如下图所示,SIL位于在ASTLLVM IR之间

image.png

注意:这里需要说明一下,Swift与OC的区别在于 Swift生成了高级的SIL

我们可以通过swiftc -h终端命令,查看swiftc的所有命令

image.png

例如:在main.swift文件定义如下代码

class CJLTeacher{
    var age: Int = 18
    var name: String = "CJL"
}
var t = CJLTeacher()

查看抽象语法树:swiftc -dump-ast main.swift

image.png

  • 生成SIL文件:swiftc -emit-sil main.swift >> ./main.sil && code main.sil,其中main的入口函数如下
// main
//`@main`:标识当前main.swift的`入口函数`,SIL中的标识符名称以`@`作为前缀
sil @main : $@convention(c) (Int32, UnsafeMutablePointer<Optional<UnsafeMutablePointer<Int8>>>) -> Int32 {
//`%0、%1` 在SIL中叫做寄存器,可以理解为开发中的常量,一旦赋值就不可修改,如果还想继续使用,就需要不断的累加数字(注意:这里的寄存器,与`register read`中的寄存器是有所区别的,这里是指`虚拟寄存器`,而`register read`中是`真寄存器`)
bb0(%0 : $Int32, %1 : $UnsafeMutablePointer<Optional<UnsafeMutablePointer<Int8>>>):
//`alloc_global`:创建一个`全局变量`,即代码中的`t`
  alloc_global @$s4main1tAA10CJLTeacherCvp        // id: %2
//`global_addr`:获取全局变量地址,并赋值给寄存器%3
  %3 = global_addr @$s4main1tAA10CJLTeacherCvp : $*CJLTeacher // user: %7
//`metatype`获取`CJLTeacher`的`MetaData`赋值给%4
  %4 = metatype $@thick CJLTeacher.Type           // user: %6
//将`__allocating_init`的函数地址赋值给 %5
  // function_ref CJLTeacher.__allocating_init()
  %5 = function_ref @$s4main10CJLTeacherCACycfC : $@convention(method) (@thick CJLTeacher.Type) -> @owned CJLTeacher // user: %6
//`apply`调用 `__allocating_init` 初始化一个变量,赋值给%6
  %6 = apply %5(%4) : $@convention(method) (@thick CJLTeacher.Type) -> @owned CJLTeacher // user: %7
//将%6的值存储到%3,即全局变量的地址(这里与前面的%3形成一个闭环)
  store %6 to %3 : $*CJLTeacher                   // id: %7
//构建`Int`,并`return`
  %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'

注意:code命令是在.zshrc中做了如下配置,可以在终端中指定软件打开相应文件

$ open .zshrc
//****** 添加以下别名
alias subl='/Applications/SublimeText.app/Contents/SharedSupport/bin/subl'
alias code='/Applications/Visual\ Studio\ Code.app/Contents/Resources/app/bin/code'
//****** 使用
$ code main.sil
//如果想SIL文件高亮,需要安装插件:VSCode SIL

从SIL文件中,可以看出,代码是经过混淆的,可以通过以下命令还原,以s4main1tAA10CJLTeacherCvp为例:xcrun swift-demangle s4main1tAA10CJLTeacherCvp


image.png

在SIL文件中搜索s4main10CJLTeacherCACycfC,其内部实现主要是分配内存+初始化变量


  • allocing_ref:创建一个CJLTeacher的实例对象,当前实例对象的引用计数为1
  • 调用init方法


//********* main入口函数中代码 *********
%5 = function_ref @$s4main10CJLTeacherCACycfC : $@convention(method) (@thick CJLTeacher.Type) -> @owned CJLTeacher 
// s4main10CJLTeacherCACycfC 实际就是__allocating_init()
// CJLTeacher.__allocating_init()
sil hidden [exact_self_class] @$s4main10CJLTeacherCACycfC : $@convention(method) (@thick CJLTeacher.Type) -> @owned CJLTeacher {
// %0 "$metatype"
bb0(%0 : $@thick CJLTeacher.Type):
// 堆上分配内存空间
  %1 = alloc_ref $CJLTeacher                      // user: %3
  // function_ref CJLTeacher.init() 初始化当前变量
  %2 = function_ref @$s4main10CJLTeacherCACycfc : $@convention(method) (@owned CJLTeacher) -> @owned CJLTeacher // user: %3
  // 返回
  %3 = apply %2(%1) : $@convention(method) (@owned CJLTeacher) -> @owned CJLTeacher // user: %4
  return %3 : $CJLTeacher                         // id: %4
} // end sil function '$s4main10CJLTeacherCACycfC'

SIL语言对于Swift源码的分析是非常重要的,关于其更多的语法信息,可以在这个网站进行查询


符号断点调试


  • 在demo中设置_allocing_init符号断点

image.png

发现其内部调用的是swift_allocObject

image.png


源码调试


下面我们就通过swift_allocObject来探索swift中对象的创建过程


  • REPL(命令交互行,类似于python的,可以在这里编写代码)中编写如下代码(也可以拷贝),并搜索swift_allocObject函数加一个断点,然后定义一个实例对象t

image.png

断点断住,查看左边local有详细的信息

image.png

  • 其中requiredSize是分配的实际内存大小,为40
  • requiredAlignmentMask是swift中的字节对齐方式,这个和OC中是一样的,必须是8的倍数,不足的会自动补齐,目的是以空间换时间,来提高内存操作效率


swift_allocObject 源码分析


swift_allocObject的源码如下,主要有以下几部分


  • 通过swift_slowAlloc分配内存,并进行内存字节对齐
  • 通过new + HeapObject + metadata初始化一个实例对象
  • 函数的返回值是HeapObject类型,所以当前对象的内存结构就是HeapObject的内存结构
static HeapObject *_swift_allocObject_(HeapMetadata const *metadata,
                                       size_t requiredSize,
                                       size_t requiredAlignmentMask) {
  assert(isAlignmentMask(requiredAlignmentMask));
  auto object = reinterpret_cast<HeapObject *>(
      swift_slowAlloc(requiredSize, requiredAlignmentMask));//分配内存+字节对齐
  // NOTE: this relies on the C++17 guaranteed semantics of no null-pointer
  // check on the placement new allocator which we have observed on Windows,
  // Linux, and macOS.
  new (object) HeapObject(metadata);//初始化一个实例对象
  // If leak tracking is enabled, start tracking this object.
  SWIFT_LEAKS_START_TRACKING_OBJECT(object);
  SWIFT_RT_TRACK_INVOCATION(object, swift_allocObject);
  return object;
}
  • 进入swift_slowAlloc函数,其内部主要是通过malloc中分配size大小的内存空间,并返回内存地址,主要是用于存储实例变量
void *swift::swift_slowAlloc(size_t size, size_t alignMask) {
  void *p;
  // This check also forces "default" alignment to use AlignedAlloc.
  if (alignMask <= MALLOC_ALIGN_MASK) {
#if defined(__APPLE__)
    p = malloc_zone_malloc(DEFAULT_ZONE(), size);
#else
    p = malloc(size);// 堆中创建size大小的内存空间,用于存储实例变量
#endif
  } else {
    size_t alignment = (alignMask == ~(size_t(0)))
                           ? _swift_MinAllocationAlignment
                           : alignMask + 1;
    p = AlignedAlloc(size, alignment);
  }
  if (!p) swift::crash("Could not allocate memory.");
  return p;
}

进入HeapObject初始化方法,需要两个参数:metadata、refCounts

image.png

  • 其中metadata类型是HeapMetadata,是一个指针类型,占8字节
  • refCounts(引用计数,类型是InlineRefCounts,而InlineRefCounts是一个类RefCounts的别名,占8个字节),swift采用arc引用计数


image.png

总结


  • 对于实例对象t来说,其本质是一个HeapObject 结构体,默认16字节内存大小(metadata 8字节 + refCounts 8字节),与OC的对比如下
  • OC中实例对象的本质是结构体,是以objc_object为模板继承的,其中有一个isa指针,占8字节
  • Swift中实例对象,默认的比OC中多了一个refCounted引用计数大小,默认属性占16字节
  • Swift中对象的内存分配流程是:__allocating_init --> swift_allocObject_ --> _swift_allocObject --> swift_slowAlloc --> malloc
  • init在其中的职责就是初始化变量,这点与OC中是一致的


针对上面的分析,我们还遗留了两个问题:metadata是什么,40是怎么计算的?下面来继续探索


在demo中,我们可以通过Runtime方法获取类的内存大小

image.png这点与在源码调试时左边local的requiredSize值是相等的,从HeapObject的分析中我们知道了,一个类在没有任何属性的情况下,默认占用16字节大小,

对于IntString类型,进入其底层定义,两个都是结构体类型,那么是否都是8字节呢?可以通过打印其内存大小来验证

//********* Int底层定义 *********
@frozen public struct Int : FixedWidthInteger, SignedInteger {...}
//********* String底层定义 *********
@frozen public struct String {...}
//********* 验证 *********
print(MemoryLayout<Int>.stride)
print(MemoryLayout<String>.stride)
//********* 打印结果 *********
8
16

从打印的结果中可以看出,Int类型占8字节,String类型占16字节(后面文章会进行详细讲解),这点与OC中是有所区别的


所以这也解释了为什么CJLTeacher的内存大小等于40,即40 = metadata(8字节) +refCount(8字节)+ Int(8字节)+ String(16字节)


这里验证了40的来源,但是metadata是什么还不知道,继续往下分析


探索Swift中类的结构


在OC中类是从objc_class模板继承过来的,具体的参考这篇文章iOS-底层原理 08:类 & 类结构分析


而在Swift中,类的结构在底层是HeapObject,其中有 metadata + refCounts


HeapMetadata类型分析


下面就来分析metadata,看看它到底是什么?


  • 进入HeapMetadata定义,是TargetHeapMetaData类型的别名,接收了一个参数Inprocess
using HeapMetadata = TargetHeapMetaData<Inprocess>;

进入TargetHeapMetaData定义,其本质是一个模板类型,其中定义了一些所需的数据结构。这个结构体中没有属性,只有初始化方法,传入了一个MetadataKind类型的参数(该结构体没有,那么只有在父类中了)这里的kind就是传入的Inprocess

//模板类型
template <typename Runtime>
struct TargetHeapMetadata : TargetMetadata<Runtime> {
  using HeaderType = TargetHeapMetadataHeader<Runtime>;
  TargetHeapMetadata() = default;
  //初始化方法
  constexpr TargetHeapMetadata(MetadataKind kind)
    : TargetMetadata<Runtime>(kind) {}
#if SWIFT_OBJC_INTEROP
  constexpr TargetHeapMetadata(TargetAnyClassMetadata<Runtime> *isa)
    : TargetMetadata<Runtime>(isa) {}
#endif
};

进入TargetMetaData定义,有一个kind属性,kind的类型就是之前传入的Inprocess。从这里可以得出,对于kind,其类型就是unsigned long,主要用于区分是哪种类型的元数据

//******** TargetMetaData 定义 ********
struct TargetMetaData{
   using StoredPointer = typename Runtime: StoredPointer;
    ...
    StoredPointer kind;
}
//******** Inprocess 定义 ********
struct Inprocess{
    ...
    using StoredPointer = uintptr_t;
    ...
}
//******** uintptr_t 定义 ********
typedef unsigned long uintptr_t;

TargetHeapMetadata、TargetMetaData定义中,均可以看出初始化方法中参数kind的类型是MetadataKind


  • 进入MetadataKind定义,里面有一个#include "MetadataKind.def",点击进入,其中记录了所有类型的元数据,所以kind种类总结如下

image.png

image.png

回到TargetMetaData结构体定义中,找方法getClassObject,在该方法中去匹配kind返回值是TargetClassMetadata类型


  • 如果是Class,则直接对this(当前指针,即metadata)强转为ClassMetadata
 const TargetClassMetadata<Runtime> *getClassObject() const;
//******** 具体实现 ********
template<> inline const ClassMetadata *
  Metadata::getClassObject() const {
    //匹配kind
    switch (getKind()) {
      //如果kind是class
    case MetadataKind::Class: {
      // Native Swift class metadata is also the class object.
      //将当前指针强转为ClassMetadata类型
      return static_cast<const ClassMetadata *>(this);
    }
    case MetadataKind::ObjCClassWrapper: {
      // Objective-C class objects are referenced by their Swift metadata wrapper.
      auto wrapper = static_cast<const ObjCClassWrapperMetadata *>(this);
      return wrapper->Class;
    }
    // Other kinds of types don't have class objects.
    default:
      return nullptr;
    }
  }

这一点,我们可以通过lldb来验证


  • po metadata->getKind(),得到其kind是Class
  • po metadata->getClassObject()、x/8g 0x0000000110efdc70,这个地址中存储的是元数据信息!

image.png

所以,TargetMetadataTargetClassMetadata 本质上是一样的,因为在内存结构中,可以直接进行指针的转换,所以可以说,我们认为的结构体,其实就是TargetClassMetadata


  • 进入TargetClassMetadata定义,继承自TargetAnyClassMetadata,有以下这些属性,这也是类结构的部分
template <typename Runtime>
struct TargetClassMetadata : public TargetAnyClassMetadata<Runtime> {
    ...
    //swift特有的标志
    ClassFlags Flags;
    //实力对象内存大小
    uint32_t InstanceSize;
    //实例对象内存对齐方式
    uint16_t InstanceAlignMask;
    //运行时保留字段
    uint16_t Reserved;
    //类的内存大小
    uint32_t ClassSize;
    //类的内存首地址
    uint32_t ClassAddressPoint;
  ...
}
  • 进入TargetAnyClassMetadata定义,继承自TargetHeapMetadata
template <typename Runtime>
struct TargetAnyClassMetadata : public TargetHeapMetadata<Runtime> {
    ...
    ConstTargetMetadataPointer<Runtime, swift::TargetClassMetadata> Superclass;
    TargetPointer<Runtime, void> CacheData[2];
    StoredSize Data;
    ...
}


总结


综上所述,当metadatakind为Class时,有如下继承链:


image.png

  • 当前类返回的实际类型是 TargetClassMetadata,而TargetMetaData中只有一个属性kindTargetAnyClassMetaData中有4个属性,分别是kind, superclass,cacheData、data(图中未标出)
  • 当前Class在内存中所存放的属性TargetClassMetadata属性 + TargetAnyClassMetaData属性 + TargetMetaData属性 构成,所以得出的metadata的数据结构体如下所示
struct swift_class_t: NSObject{
    void *kind;//相当于OC中的isa,kind的实际类型是unsigned long
    void *superClass;
    void *cacheData;
    void *data;
    uint32_t flags; //4字节
    uint32_t instanceAddressOffset;//4字节
    uint32_t instanceSize;//4字节
    uint16_t instanceAlignMask;//2字节
    uint16_t reserved;//2字节
    uint32_t classSize;//4字节
    uint32_t classAddressOffset;//4字节
    void *description;
    ...
}

与OC对比


  • 实例对象 & 类
  • OC中的实例对象本质结构体,是通过底层的objc_object模板创建,类是继承自objc_class
  • Swift中的实例对象本质也是结构体,类型是HeapObject,比OC多了一个refCounts
  • 方法列表
  • OC中的方法存储在objc_class结构体class_rw_tmethodList
  • swift中的方法存储在 metadata 元数据中
  • 引用计数
  • OC中的ARC维护的是散列表
  • Swift中的ARC是对象内部有一个refCounts属性


Swift属性


在swift中,属性主要分为以下几种


  • 存储属性
  • 计算属性
  • 延迟存储属性
  • 类型属性


存储属性


存储属性,又分两种:


  • 要么是常量存储属性,即let修饰
  • 要么是变量存储属性,即var修饰


定义如下代码

class CJLTeacher{
    var age: Int = 18
    var name: String = "CJL"
}
let t = CJLTeacher()

其中代码中的age、name来说,都是变量存储属性,这一点可以在SIL中体现

class CJLTeacher {
    //_hasStorage 表示是存储属性
  @_hasStorage @_hasInitialValue var age: Int { get set }
  @_hasStorage @_hasInitialValue var name: String { get set }
  @objc deinit
  init()
}

存储属性特征:会占用占用分配实例对象的内存空间


下面我们同断点调试来验证


  • po t
  • x/8g 内存地址,即HeapObject存储的地址

image.png

image.png


计算属性


计算属性:是指不占用内存空间,本质是set/get方法的属性

我们通过一个demo来说明,以下写法正确吗?

class CJLTeacher{
    var age: Int{
        get{
            return 18
        }
        set{
            age = newValue
        }
    }
}

在实际编程中,编译器会报以下警告,其意思是在age的set方法中又调用了age.set

image.png

然后运行发现崩溃了,原因是age的set方法中调用age.set导致了循环引用,即递归

image.png

验证:不占内存


对于其不占用内存空间这一特征,我们可以通过以下案例来验证,打印以下类的内存大小

class Square{
    var width: Double = 8.0
    var area: Double{
        get{
            //这里的return可以省略,编译器会自动推导
            return width * width
        }
        set{
            width = sqrt(newValue)
        }
    }
}
print(class_getInstanceSize(Square.self))
//********* 打印结果 *********
24

从结果可以看出类Square的内存大小是24,等于 (metadata + refCounts)类自带16字节 + width(8字节) = 24,是没有加上area的。从这里可以证明 area属性没有占有内存空间


验证:本质是set/get方法


  • 将main.swift转换为SIL文件:swiftc -emit-sil main.swift >> ./main.sil
  • 查看SIL文件,对于存储属性,有_hasStorage的标识符
class Square {
  @_hasStorage @_hasInitialValue var width: Double { get set }
  var area: Double { get set }
  @objc deinit
  init()
}

对于计算属性,SIL中只有setter、getter方法

image.png


属性观察者(didSet、willSet)


  • willSet:新值存储之前调用 newValue
  • didSet:新值存储之后调用 oldValue


验证


  • 可以通过demo来验证
class CJLTeacher{
    var name: String = "测试"{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("willSet newValue \(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("didSet oldValue \(oldValue)")
        }
    }
}
var t = CJLTeacher()
t.name = "CJL"
//**********打印结果*********
willSet newValue CJL
didSet oldValue 测试

也可以通过编译来验证,将main.swift编译成mail.sil,在sil文件中找nameset方法

image.png

问题1:init方法中是否会触发属性观察者?


以下代码中,init方法中设置name,是否会触发属性观察者?

class CJLTeacher{
    var name: String = "测试"{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("willSet newValue \(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("didSet oldValue \(oldValue)")
        }
    }
    init() {
        self.name = "CJL"
    }
}

运行结果发现,并没有走willSet、didSet中的打印方法,所以有以下结论:


  • init方法中,如果调用属性,是不会触发属性观察者的
  • init中主要是初始化当前变量,除了默认的前16个字节,其他属性会调用memset清理内存空间(因为有可能是脏数据,即被别人用过),然后才会赋值


【总结】:初始化器(即init方法设置)和定义时设置默认值(即在didSet中调用其他属性值)都不会触发


问题2:哪里可以添加属性观察者?


主要有以下三个地方可以添加:


  • 1、中定义的存储属性
  • 2、通过类继承的存储属性
class CJLMediumTeacher: CJLTeacher{
    override var age: Int{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("willSet newValue \(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("didSet oldValue \(oldValue)")
        }
    }
}
  • 3、通过类继承的计算属性
class CJLTeacher{
    var age: Int = 18
    var age2: Int {
        get{
            return age
        }
        set{
            self.age = newValue
        }
    }
}
var t = CJLTeacher()
class CJLMediumTeacher: CJLTeacher{
    override var age: Int{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("willSet newValue \(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("didSet oldValue \(oldValue)")
        }
    }
    override var age2: Int{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("willSet newValue \(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("didSet oldValue \(oldValue)")
        }
    }
}

问题3:子类和父类的计算属性同时存在didset、willset时,其调用顺序是什么?


有以下代码,其调用顺序是什么?

class CJLTeacher{
    var age: Int = 18{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("父类 willSet newValue \(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("父类 didSet oldValue \(oldValue)")
        }
    }
    var age2: Int {
        get{
            return age
        }
        set{
            self.age = newValue
        }
    }
}
class CJLMediumTeacher: CJLTeacher{
    override var age: Int{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("子类 newValue \(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("子类 didSet oldValue \(oldValue)")
        }
    }
}
var t = CJLMediumTeacher()
t.age = 20

运行结果如下:

image.png

结论:对于同一个属性,子类和父类都有属性观察者,其顺序是:先子类willset,后父类willset,在父类didset, 子类的didset,即:子父 父子


问题4:子类调用了父类的init,是否会触发观察属性?


在问题3的基础,修改CJLMediumTeacher

class CJLMediumTeacher: CJLTeacher{
    override var age: Int{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("子类 willSet newValue \(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("子类 didSet oldValue \(oldValue)")
        }
    }
    override init() {
        super.init()
        self.age = 20
    }
}
//****** 打印结果 ******
子类 willSet newValue 20
父类 willSet newValue 20
父类 didSet oldValue 18
子类 didSet oldValue 18

从打印结果发现,会触发属性观察者,主要是因为子类调用了父类init,已经初始化过了,而初始化流程保证了所有属性都有值(即super.init确保变量初始化完成了),所以可以观察属性了


延迟属性


延迟属性主要有以下几点说明:


  • 1、使用lazy修饰的存储属性
  • 2、延迟属性必须有一个默认的初始值
  • 3、延迟存储在第一次访问的时候才被赋值
  • 4、延迟存储属性并不能保证线程安全
  • 5、延迟存储属性对实例对象大小的影响


下面来一一进行分析


1、使用lazy修饰的存储属性

class CJLTeacher{
    lazy var age: Int = 18
}

2、延迟属性必须有一个默认的初始值


如果定义为可选类型,则会报错,如下所示

image.png

3、延迟存储在第一次访问的时候才被赋值


可以通过调试,来查看实例变量的内存变化


  • age第一次访问前的内存情况:此时的age是没值的,为0x0

image.png

ge第一次访问后的内存情况:此时age是有值的,为30

image.png

  • 从而可以验证,懒加载存储属性只有在第一次访问时才会被赋值


我们也可以通过sil文件来查看,这里可以在生成sil文件时,加上还原swift中混淆名称的命令(即xcrun swift-demangle):swiftc -emit-sil main.swift | xcrun swift-demangle >> ./main.sil && code main.sil,demo代码如下

class CJLTeacher{
    lazy var age: Int = 18
}
var t = CJLTeacher()
t.age = 30

类+main:lazy修饰的存储属性在底层是一个optional类型

image.png

setter+getter:从getter方法中可以验证,在第一次访问时,就从没值变成了有值的操作

image.png

通过sil,有以下两点说明:


  • 1、lazy修饰的属性,在底层默认是optional,在没有被访问时,默认是nil,在内存中的表现就是0x0。在第一次访问过程中,调用的是属性的getter方法,其内部实现是通过当前enum的分支,来进行一个赋值操作
  • 2、可选类型是16字节吗?可以通过MemoryLayout打印
  • size:实际大小
  • stride:分配大小(主要是由于内存对齐)
print(MemoryLayout<Optional<Int>>.stride)
print(MemoryLayout<Optional<Int>>.size)
//*********** 打印结果 ***********
16
9

为什么实际大小是9Optional其本质是一个enum,其中Int8字节,另一个字节主要用于存储case值(这个后续会详细讲解)


4、延迟存储属性并不能保证线程安全


继续分析3中sil文件,主要是查看age的getter方法,如果此时有两个线程:


  • 线程1此时访问age,其age是没有值的,进入bb2流程
  • 然后时间片将CPU分配给了线程2,对于optional来说,依然是none,同样可以走到bb2流程
  • 所以,在此时,线程1会走一遍赋值,线程2也会走一遍赋值,并不能保证属性只初始化了一次


5、延迟存储属性对实例对象大小的影响


下面来继续看下不使用lazy的内存与使用lazy的内存是否有变化?


  • 不使用lazy修饰的情况,的内存大小是24

image.png

使用lazy修饰的情况下,类的内存大小是32

image.png

从而可以证明,使用lazy和不使用lazy,其实例对象的内存大小是不一样的


类型属性


类型属性,主要有以下几点说明:


  • 1、使用关键字static修饰,且是一个全局变量
  • 2、类型属性必须有一个默认的初始值
  • 3、类型属性只会被初始化一次


1、使用关键字static修饰

class CJLTeacher{
    static var age: Int = 18
}
// **** 使用 ****
var age = CJLTeacher.age

生成SIL文件


  • 查看定义,发现多了一个全局变量,说以,类型属性是一个全局变量
    image.png

查看入口函数中age的获取

image.png

查看age的getter方法

image.png

其中 globalinit_029_12232F587A4C5CD8B1EEDF696793B2FC_func0是全局变量初始化函数

image.png

builtin "once" ,通过断点调试,发现调用的是swift_once,表示属性只初始化一次

image.png

  • 源码中搜索swift_once,其内部是通过GCDdispatch_once_f 单例实现。从这里可以验证上面的第3点
void swift::swift_once(swift_once_t *predicate, void (*fn)(void *),
                       void *context) {
#if defined(__APPLE__)
  dispatch_once_f(predicate, context, fn);
#elif defined(__CYGWIN__)
  _swift_once_f(predicate, context, fn);
#else
  std::call_once(*predicate, [fn, context]() { fn(context); });
#endif
}

2、类型属性必须有一个默认的初始值


如下图所示,如果没有给默认的初始值,会报错

image.png

所以对于类型属性来说,一是全局变量,只初始化一次,二是线程安全的


单例的创建

//****** Swift单例 ******
class CJLTeacher{
    //1、使用 static + let 创建声明一个实例对象
    static let shareInstance = CJLTeacher.init()
    //2、给当前init添加private访问权限
    private init(){ }
}
//使用(只能通过单例,不能通过init)
var t = CJLTeacher.shareInstance
//****** OC单例 ******
@implementation CJLTeacher
+ (instancetype)shareInstance{
    static CJLTeacher *shareInstance = nil;
    dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        shareInstance = [[CJLTeacher alloc] init];
    });
    return shareInstance;
}
@end


总结


  • 存储属性会占用实例变量的内存空间,且
  • 计算属性不会占用内存空间,其本质是set/get方法
  • 属性观察者
  • willset:新值存储之前调用,先通知子类,再通知父类(因为父类中可能需要做一些额外的操作),即子父
  • didSet:新值存储完成后,先告诉父类,再通知子类(父类的操作优先于子类),即父子
  • 类中的init方法赋值不会触发属性观察
  • 属性可以添加在 类定义的存储属性、继承的存储属性、继承的计算属性
  • 子类调用父类的init方法,会触发观察属性
  • 延迟存储属性
  • 使用lazy修饰存储属性,且必须有一个默认值
  • 只有在第一次被访问时才会被赋值,且是线程不安全
  • 使用lazy和不使用lazy,会对实例对象的内存大小有影响,主要是因为lazy在底层是optional类型,optional的本质是enum,除了存储属性本身的内存大小,还需要一个字节用于存储case
  • 类型属性
  • 使用static 修饰,且必须有一个默认初始值
  • 是一个全局变量,只会被初始化一次,是线程安全
  • 用于创建单例对象:
  • 使用static + let创建实例变量
  • init方法的访问权限为private


相关文章
|
9天前
|
Swift 索引 容器
Swift 泛型-关联类
Swift 泛型-关联类
16 1
|
13天前
|
存储 监控 Swift
Swift 属性
10月更文挑战第29天
24 2
|
25天前
|
Swift
Swift 中 struct(结构体)和 class(类)的区别
【10月更文挑战第10天】理解 struct 和 class 的区别对于正确使用 Swift 语言进行编程非常重要。在实际开发中,需要根据具体的需求和场景来选择合适的数据类型,以充分发挥它们的优势,提高代码的质量和效率。
|
13天前
|
存储 Swift iOS开发
Swift 类
10月更文挑战第29天
11 0
|
5月前
|
存储 Swift
Swift开发——属性检查器
Swift中的属性检查器(willSet, didSet)允许在设置存储属性值前后执行代码。在类`Circle`中,属性`radius`使用属性观察器:willSet在赋值前检查值,若值为负则打印警告;didSet在赋值后比较新旧值,根据变化输出相应信息。在实例`c`中,`radius`从-5变为0时,输出“Input value is negative.”和“The circle gets smaller.”;从0变为10时,输出“Input value is normal.”和“The circle gets larger.”。
215 4
Swift开发——属性检查器
|
5月前
|
存储 程序员 Swift
Swift开发——存储属性与计算属性
Swift推荐使用结构体进行开发,结构体支持属性和方法,且作为值类型。结构体属性包括存储属性(如radius)和计算属性(如r),计算属性不存储值,类似方法。结构体用`struct`定义,命名遵循大驼峰规则。实例名遵循小驼峰规则。属性可在结构体中任意位置定义,静态属性用`static`。存储属性可为`lazy`实现懒加载。结构体实例通过`.`访问属性和方法,静态属性和方法用`结构体名.`访问。计算属性可读写,可通过`get`和`set`定义。程序段1展示了结构体Point和Circle的属性和方法,包括私有属性、只读计算属性、可读写计算属性及`mutating`方法。
40 0
Swift开发——存储属性与计算属性
|
6月前
|
安全 Swift iOS开发
【Swift开发专栏】Swift中的属性观察者与KVO
【4月更文挑战第30天】Swift编程语言支持属性观察者(`willSet`和`didSet`)和键值观察(KVO)来响应属性变化。属性观察者在设置前(`willSet`)和设置后(`didSet`)执行代码,可用于数据绑定。KVO是Cocoa/Cocoa Touch中的机制,需`NSObject`子类和`@objc dynamic`属性配合使用。注意在观察者销毁前移除观察,以避免内存问题。示例展示了属性观察者实现简单数据绑定。
85 1
|
6月前
Swift4.0判断本函数是否在其它类有相同的方法
Swift4.0判断本函数是否在其它类有相同的方法
43 0
|
6月前
|
安全 Swift 开发者
【Swift开发专栏】Swift类的继承与多态
【4月更文挑战第30天】Swift中的OOP聚焦于类继承与多态,提供代码复用和类型安全。继承通过`class`和冒号实现,子类继承父类属性和方法,支持单继承以降低复杂性。多态借助协议和类型兼容实现,允许统一处理不同类型的对象。继承用于构建复杂类,多态则使代码更通用、可扩展。理解并运用这些概念对Swift开发者至关重要。
56 0
|
6月前
|
存储 算法 安全
【Swift专题】聊聊Swift中的属性
属性是面向对象语言中非常基础的语法特性,我们讲属性,实际上就是讲与类本身或类实例关联的数据。在面向对象的语言中,类作为重要的数据结构会封装数据与函数,类中的函数我们通常称其为方法,而数据则就是属性。
95 1