八、类与结构体（引用类型与值类型）

结构体

结构体的定义

1. Swift标准库中，绝大部分公开类型都是结构体。枚举和类只占小部分
2. Bool、Int、Double、String、Array、Dictionary等常见类型都是结构体（一（1.2）已讲过）
3. 所有的结构体都有一个编译器自动生成的初始化器（也叫做initializer，初始化方法、构造器、构造方法 ）
4. 编译器根据情况，可能为结构体生成多个初始化器（目的：保证所有的成员都有值）

初始化实例

1. 编译器自动生成结构体的初始化器（一个或者多个）

//x y 均无初始值  p2、p3、p4报错
struct Point {
    var x :Int
    var y :Int
}

var p1 = Point.init(x: 10, y: 20)
var p2 = Point.init(x: 10)//报错 Missing argument for parameter 'y' in call
var p3 = Point.init(y: 20)//报错 Missing argument for parameter 'x' in call
var p4 = Point.init()//报错


//y无初始值 p2、p4报错
struct Point {
    var x :Int = 10
    var y :Int
}

var p1 = Point.init(x: 10, y: 20)
var p2 = Point.init(x: 10)//报错
var p3 = Point.init(y: 20)
var p4 = Point.init()//报错

//x y 均有初始值  编译全部通过  生成4个初始化器
struct Point {
    var x :Int = 10
    var y :Int = 10
}

var p1 = Point.init(x: 10, y: 20)
var p2 = Point.init(x: 10)
var p3 = Point.init(y: 20)
var p4 = Point.init()

//x y 为可选类型  默认为nil  编译全部通过
struct Point {
    var x :Int?
    var y :Int?
}

var p1 = Point.init(x: 10, y: 20)
var p2 = Point.init(x: 10)
var p3 = Point.init(y: 20)
var p4 = Point.init()

2. 自定义初始化器

• 【注意】一旦定义结构体时自定义了初始化器，编译器便不再自动生成其他的初始化器

//只存在一个初始化器
struct Point {
    var x :Int = 10
    var y :Int = 10
    init(x:Int, y:Int) {
        self.x = x
        self.y = y
    }
}

var p1 = Point.init(x: 10, y: 20)
var p2 = Point.init(x: 10)//报错
var p3 = Point.init(y: 20)//报错
var p3 = Point.init()//报错

通过汇编窥探初始化器的本质

问：这两段代码等效吗？

下面通过汇编查看具体执行的逻辑：

代码（左）

代码（右）

事实证明：两段代码完全等效

类

类的定义

• 和结构体类似，但编译器并不为类自动生成可以传入成员值的初始化器

类的初始化器

• 如果类的所有成员在定义的时候指定了初始值，编译器会为类生成无参的初始化器
• 成员的初始化也是在这个初始化器中完成的

//x y 有初始值 会自动生成无参的初始化器
func testClass(){
    class Point {
        var x :Int = 0
        var y :Int = 0
    }
    var p = Point()
    print(Mems.ptr(ofVal: &p))
    print(Mems.ptr(ofRef: p))
}

testClass()

通过汇编窥探类初始化器的本质

同理，可以 和 结构体一样 通过汇编证明 （证明过程略）

结构体和类的本质区别

1. 结构体是值类型 类是引用类型（指针类型）
   
   size和point 相差16个字节，存的是3和4

如何证明？

通过查看size内存可知

所以，通过上面例子可以证明：

point和size对象的地址连续存在栈空间，size对象的内存地址实际在堆空间

如何证明上述结论呢？怎么证明是在堆空间还是栈空间呢？

• 查找malloc / alloc 这些函数
  
  结构体变量point初始化方法（汇编进入查看）
  
  
  size初始化方法 创建类的实例对象，通过深层次的汇编指令往里查找，发现调用malloc函数
  
  【总结】

1. 类创建实例对象，向堆空间申请内存，大概流程（通过汇编深入窥探）

   
   
   对象的堆空间申请过程
2. 在Mac、iOS中malloc函数分配的内存大小是16的倍数
3. 通过class_getInstanceSize可以得知：类的对象至少需要占用多少内存
   
   16+（8+8+1）= 33 只用到33个字节 因为内存对齐，需要占用40个字节 实际分配48个字节

值类型与引用类型

值类型

1. 值类型赋值给var、let或者函数传参，是将所有的内容深拷贝（deep copy）一份
2. 在Swift标准库中，为了提升性能，String、Array、Dictionary、Set采取了Copy On Write技术

Copy On Write ：
仅当有"写"操作的时候，才会真正执行拷贝操作
因此不需要修改的，尽量定义为let（防止自己会不小心修改，影响性能）

引用类型

1. 引用赋值给var、let或者给函数传参，是将内存地址拷贝一份
2. 类似于制作文件替身（快捷方式） 指向同一个文件 属于浅拷贝(shallow copy)

引用类型的赋值操作：

//size内存地址不变，指向的堆空间的内存地址变化，指向新的实例对象  原size实例对象销毁
func testClass(){
    class Size {
        var height :Int = 0
        var width :Int = 0
        init(height:Int, width:Int) {
            self.height = height
            self.width = width
        }
    }
    var size = Size.init(height: 10, width: 20)
    size = Size.init(height: 20, width: 30)
}

testClass()

值类型、引用类型的let

//p不允许修改 s不允许指向新的实例对象 但s的属性可以修改（结合前面所学）
func testClass(){
    struct Point{
        var x :Int
        var y :Int
        
        
    }
    class Size {
        var height :Int = 0
        var width :Int = 0
        init(height:Int, width:Int) {
            self.height = height
            self.width = width
        }
    }
    
    let point = Point(x: 10, y: 20)
    point = Point(x: 11, y: 22)//报错 let不允许修改
    point.x = 33//报错
    point.y = 44//报错
    
    let size = Size.init(height: 10, width: 20)
    size = Size.init(height: 20, width: 30)//报错 size的地址不允许修改
    size.width = 22//成功
    size.height = 33//成功
}

testClass()

特征运算符

类引用类型，在后台可能有很多常量和变量都引用到同一个类的实例
Swift提供两个特征运算符：===(相同于) 和 !==(不相同于)

func testClass(){

    class Size {
        var height :Int = 0
        var width :Int = 0
        init(height:Int, width:Int) {
            self.height = height
            self.width = width
        }
    }
    
    let size = Size.init(height: 10, width: 20)
    let size2 = size
    
    if size === size2 {
        print("size === size2")//输出：size === size2
    }
}

testClass()

枚举、结构体、类 都可以定义 方法

• 定义在枚举、结构体、类内部的函数叫做方法
• 方法不占用对象的内存
• 方法的本质就是函数，因此方法/函数都是存放在代码段

Swift学习日记8