Swift进阶02：值类型&引用类型

值类型

我们先大概了解下内存的五大区

内存五大区.png

• 栈的地址比堆的地址大
• 栈区内存由系统管理的连续空间，地址从 高地址->低地址
• 堆区内存由程序员管理，地址从 低地址->高地址
• 堆区分配不连续，类似链表
• 日常开发中的溢出是指堆栈溢出，可以理解为栈区与堆区边界碰撞的情况
• 全局区、常量区都存储在Mach-O中的__TEXT cString段

我们首先看一个例子

func test(){
    var age = 18
    var age2 = age
    age = 30
    age2 = 45

    print("age=\(age),age2=\(age2)")
 }
test()

从例子中可以得出，age存储在栈区

• 输出age地址
• 获取age的栈区地址：po withUnsafePointer(to: &age){print($0)}（指针输出，后面会讲）
• 查看age内存情况：x/8g 0x00007ffeefbff3e0

x/8g格式化输出，就是存储的18的值

值类型02.png

age赋值给age2后再次输出，发现发地址是连续的，且从高到低

值类型04.png

值类型特点：

1. 地址存储的就是值
2. 传递的是值的副本，也就是深拷贝
3. 传递过程中不共享状态

结构体

结构体就是结构体

struct HZMPerson{
    var age: Int = 18
    //结构体可以不用默认值
    var age2: Int
    //避免值类型里面包含引用类型
//    var test : HZMPerson2 = HZMPerson2()

}
//值类型：值
var Q = HZMPerson()
//结构体传递的过程不共享状态
var Q2 = Q
Q2.age = 30
 

结构体01.png

打印Q发现,直接就是值，没有任何与地址有关的信息

结构体02.png

• 获取地址：po withUnsafePointer(to: &Q){print($0)}
• 查看内存情况：x/8g 0x0000000100008178

总结：

• 结构体是值类型，且结构体的地址就是第一个成员的内存地址
• 在结构体中，如果不给属性默认值，编译是不会报错的。即在结构体中属性可以赋值，也可以不赋值
  值类型：
• 在内存中直接存储值
• 值类型的赋值，是一个值传递的过程，即相当于拷贝了一个副本，存入不同的内存空间，两个空间彼此间并不共享状态
• 值传递其实就是深拷贝

引用类型

引用类型：地址，相当于在线表格

类

小tips：在类中，如果属性没有赋值，也不是可选项，编译会报错
需要自己实现init方法

引用类型01.png

• 打印H，从图中可以看出，H内存空间中存放的是地址

引用类型02.png

• 通过lldb调试得知，修改了H2，会导致H改变，主要是因为H2、H1地址中都存储的是 同一个堆区地址，如果修改，修改是同一个堆区地址，所以修改H2会导致H1一起修改，即浅拷贝

注意：

1、地址中存储的是堆区地址
2、堆区地址中存储的是值
3、在编写代码过程中，应该尽量避免值类型包含引用类型

mutating&inout

mutating

通过结构体定义一个栈，主要有push、pop方法，此时我们需要动态修改栈中的数组
如果是以下这种写法，会直接报错，原因是值类型本身是不允许修改属性的

mutating01.png

mutating02.png

我们再次通过SIL文件查看，发现self是let类型，当我们修改items时就相当于修改self，所以不可修改。

mutating03.png

当我们尝试使用另一种方式来修改，实际最终打印的还是空

mutating04.png

当我们为函数添加一个mutating修饰的时候，发现可以进行修改了，这是为什么？我们来查看下SIL文件

mutating05.png

查看其SIL文件，找到push函数，发现与之前有所不同，push添加mutaing（只用于值类型）后，本质上是给值类型函数添加了inout关键字，相当于在值传递的过程中，传递的是引用（即地址）

inout

inout01.png

一般情况下，在函数的声明中，默认的参数都是不可变的

inout02.png

如果想要直接修改，需要给参数加上inout关键字

总结：
1、结构体中的函数如果想修改其中的属性，需要在函数前加上mutating，而类则不用

2、mutating本质也是加一个 inout修饰的self

3、Inout相当于取地址，可以理解为地址传递，即引用

4、mutating修饰方法，而inout 修饰参数

总结

通过上述LLDB查看结构体 & 类的内存模型，有以下总结：

• 值类型，相当于一个本地excel，当我们通过QQ传给你一个excel时，就相当于一个值类型，你修改了什么我们这边是不知道的

• 引用类型，相当于一个在线表格，当我们和你共同编辑一个在线表格时，就相当于一个引用类型，两边都会看到修改的内容

• 结构体中函数修改属性， 需要在函数前添加mutating关键字，本质是给函数的默认参数self添加了inout关键字，将self从let常量改成了var变量

方法调度

静态派发

方法调度01.png

callq 就是一个指令的跳转，就是执行我们的函数方法。值类型对象的函数的调用方式是静态调用，即直接地址调用，调用函数指针，这个函数指针在编译、链接完成后就已经确定了，存放在代码段，而结构体内部并不存放方法。因此可以直接通过地址直接调用

方法调度02.png

打开打开demo的Mach-O可执行文件，其中的__text段，就是所谓的代码段，需要执行的汇编指令都在这里

方法调度03.png

直接地址调用后面是符号，这个符号哪里来的？

是从Mach-O文件中的符号表Symbol Tables，但是符号表中并不存储字符串，字符串存储在String Table（字符串表，存放了所有的变量名和函数名，以字符串形式存储），然后根据符号表中的偏移值到字符串中查找对应的字符，然后进行命名重整：工程名+类名+函数名，如下所示

方法调度04.png

• Symbol Table：存储符号位于字符串表的位置
• Dynamic Symbol Table：动态库函数位于符号表的偏移信息

命名重整规则先不用考虑，因为有命令可以直接还原
查看符号表：nm mach-o文件路径

方法调度05.png

通过命令还原符号名称：xcrun swift-demangle 符号

方法调度06.png

如果将edit scheme -> run中的debug改成release，编译后查看，在可执行文件目录下，多一个后缀为dSYM的文件，此时，再去Mach-O文件中查找teach，发现是找不到，其主要原因是因为静态链接的函数，实际上是不需要符号的，一旦编译完成，其地址确定后，当前的符号表就会删除当前函数对应的符号，在release环境下，符号表中存储的只是不能确定地址的符号

函数符号命名规则

#include 
void test(){    }

对于C函数来说，命名的重整规则就是在函数名之前加_（注意：C中不允许函数重载，因为没有办法区分）

命名规则01.png

对于OC来说，也不支持函数重载，其符号命名规则是-[类名 函数名]

命名规则02.png

Swift通过复杂的命名重整规则，确保符号的唯一性，这样这两个方法才不会报重命名的错误，OC与C都不行 C++可以

命名规则03.png

补充：ASLR

• 通过运行发现，Mach-O中的地址与调试时直接获取的地址是有一定偏差的，其主要原因是实际调用时地址多了一个ASLR（地址空间布局随机化 address space layout randomizes

• 可以通过image list查看，其中0x0000000100000000是程序运行的首地址，后8位是随机偏移00000000（即ASLR）

• 汇编地址 = Mach-O中的地址(静态基地址) + image list中首地址的后8位(ASLR)

动态派发

汇编指令补充

• blr：带返回的跳转指令，跳转到指令后边跟随寄存器中保存的地址
• mov：将某一寄存器的值复制到另一寄存器（只能用于寄存器与起存起或者 寄存器与常量之间 传值，不能用于内存地址）
• mov x1, x0 将寄存器x0的值复制到寄存器x1中
• ldr：将内存中的值读取到寄存器中
  ldr x0, [x1, x2] 将寄存器x1和寄存器x2 相加作为地址，取该内存地址的值翻入寄存器x0中
• str：将寄存器中的值写入到内存中
  str x0, [x0, x8] 将寄存器x0的值保存到内存[x0 + x8]处
• bl：跳转到某地址