十、 属性 、inout汇编分析

属性

什么是属性?
  • 属性(Property)可以将值与特定的类、结构体或者枚举联系起来
  • 属性严格来说根据访问方式可以分为实例属性Instance Property)、类型属性Type Property
与实例相关的属性(该节中属性均表示为实例相关的属性)
  1. 存储属性 特点:
  • 类似于成员变量,存储在实例的内存中,
  • 结构体、类可以定义存储属性,枚举不可以定义存储属性

规定:在创建类、结构体的实例时,必须为所有的存储属性设置一个合适的初始值

  • 可以再初始化器里为存储属性设置一个初始值
  • 可以分配一个默认的属性值作为属性定义的一部分
    其实本质上是一样的(通过汇编可以证明,都是在init初始化方法中)
  1. 计算属性 特点:
  • 本质就是方法(函数),不占用实例的内存
  • 枚举、结构体、类都可以定义计算属性
    其中:
  • set传入的新值默认叫做newValue,也可以自定义
  • 只读计算属性只有get,没有set(set可以不写,即为只读),此时可以简写
  • 定义计算属性只能用var,不能用let(即使是只读计算属性),因为计算属性的值是可能根据存储属性发生变化的
//例1、存储属性、计算属性的举例
struct Circle {
    var radius :Int //存储属性
    
    var diameter :Int {//计算属性
        set{
            radius = newValue / 2
        }
        get{
            radius * 2
        }
    }
}

var cir = Circle(radius: 10)

cir.radius = 20
print(cir.radius, cir.diameter)//输出:20 40

cir.diameter = 20
print(cir.radius, cir.diameter)//输出:10 20
//例2、只读计算属性的简写
struct Circle {
    var radius :Int //存储属性
    
    var diameter :Int {//计算属性
        get{
            radius * 2
        }
    }
    
    var area :Int{//只读计算属性 简写形式
        radius * radius
    }
}

var cir = Circle(radius: 10)

cir.radius = 20
print(cir.radius, cir.diameter)//输出:20 40

//cir.diameter = 20//报错 只读计算属性
print(cir.diameter,cir.area)//输出:40 400
rawValue原理

前面讲过枚举,如果对枚举的原始值/关联值的分配内存有疑惑的,在这里可以解释

//rawValue的本质其实就是枚举实例的get方法 是不占用内存的
enum TestEnum :Int {
    case test1 = 1, test2, test3, test4
    var rawValue :Int {
        get{
            switch self {
            case .test1:
                return 2
            case .test2:
                return 3
            case .test3:
                return 4
            case .test4:
                return 5
            }
        }
    }
}

print(TestEnum.test1.rawValue)//2 与此前定义原始值1不同

如何证明呢?将rawValue相关代码注释,断点调试 查看汇编

代码调试

实际上调用的就是rawValue这个计算属性的get方法

如何证明rawValue是只读的呢?赋值即会报错


翻译:无法分配给属性:“ rawValue”是不可变的
延迟存储属性(Lazy Stored Property)
  • 使用lazy定义一个延迟存储属性 在第一次用到属性的时候才会进行初始化

如下例子,执行结果会有不同:


右侧的存储属性car为延迟存储属性 在p初始化时并没有初始化car 在p调用goout时 car才进行初始化

【注意】

  1. lazy属性必须是var,不能是let( let必须在实例初始化方法完成之前就拥有值,lazy的本质是第一次用到时改变car对应内存地址的值
  2. 如果多条线程同时第一次访问lazy属性,则无法保证属性只被初始化一次
  3. 当结构体(上栗为class)包含一个延迟存储属性时,只有var才能访问延迟存储属性(∵结构体为值类型)
属性观察器(Property Observer)
  • 可以为非lazy的var属性设置属性观察器(可以类比OC中的kvo)
  • willSet会传递新值,默认叫newValue,didSet会传递旧值,默认叫oldValue
  • 在初始化器中设置属性不会触发willSetdidSet
//例.初始化器中设置属性不会触发
struct Circle {
    var radius :Int {
        willSet{
            print("willset",newValue)
        }
        didSet{
            print("didset",oldValue,radius)
        }
    }
    var diameter :Int {
        set{
            radius = newValue / 2
        }
        get{
            radius * 2
        }
    }
    init() {
        self.radius = 10
        print("Circle init!")
    }
}

var c = Circle()//输出:Circle init!

c.radius = 20
//输出:willset 20
//     didset 10 20
属性观察器、计算属性 应用场景
属性观察器、计算属性 可以应用在全局变量、局部变量
inout再次研究
  1. 如果实参有物理内存地址,且没有属性观察器,直接将实参的内存地址传入函数(实参进行引用传递
  2. 如果实参是计算属性 或者 设置了属性观察器 则会采取Copy In Copy Out的做法
  • 第一步、调用该函数时,先复制实参的值,产生副本【get】
  • 第二步、将副本的内存地址传入函数(副本进行引用传递),在函数内部修改副本的值
  • 第三步、函数返回后,再将副本的值覆盖实参的值【set】
    因此,inout本质就是引用传递(地址传递)

怎么证明上述结论是正确的呢?

struct Shape {
    var width :Int
    var side :Int {
        willSet{
            print("willSetSide",newValue)
        }
        didSet{
            print("didSetSide",oldValue,side)
        }
    }
    
    var girth :Int {
        set{
            width = newValue / side
            print("SetGirth",newValue)
        }
        get{
            print("GetGirth")
            return width * side
        }
    }
    
    func show() {
        print("width = \(width),side = \(side),girth = \(girth)")
    }
}

func change(_ num: inout Int){
    num = 20
}

var shape1 = Shape(width: 10, side: 4)

change(&shape1.width)
shape1.show()

print("----------------")

change(&shape1.side)
shape1.show()

print("----------------")

change(&shape1.girth)
shape1.show()
/*输出:
GetGirth
width = 20,side = 4,girth = 80
----------------
willSetSide 20
didSetSide 4 20
GetGirth
width = 20,side = 20,girth = 400
----------------
GetGirth
SetGirth 20
GetGirth
width = 1,side = 20,girth = 20
*/
  1. 先看shape1.width,查看汇编


    传递进去的是shape1的地址,也就是width变量的地址
  2. 再看shape1. side


    先将shape1+8个字节对应的值(即side的值)赋值给-0x28(rbp)的地址 然后再将改地址传如change(),再调用set方法 此时就会触发willSet访问新值 didSet将旧值返回 然后赋新值
  3. 再看shape1. girth 查看汇编 重点在3个蓝框 和3条红线

首先调用get方法,将该值赋值给-0x20(rbp)这个地址 再将这个地址传进change()修改这个临时地址的值 然后在调用set方法,将这个值赋值给shape1.girth
类型属性(Type Property)
  1. 实例属性(Instance Property):只能通过实例去访问
  • *存储实例属性(Stored Intance Property)存储在实例的内存中,每个实例都有一份
  • *计算实例属性(Computed Intance Property)
  1. 类型属性(Type Property):只能通过类型去访问
  • *存储类型属性(Stored Type Property)整个程序运中,就只有一份内存(类似全局变量)
  • *计算类型属性(Computed Type Property)
  • 可以通过static定义(存储、计算)类型属性,如果是类,其计算属性也可以用关键字class
struct Car {
    static var count :Int = 0
    var wheels :Int
    
    init(wheels:Int) {
        self.wheels = wheels
        Car.count += 1
    }
}

var car1 = Car.init(wheels: 4)
var car2 = Car.init(wheels: 2)
var car3 = Car.init(wheels: 3)

print(Car.count)//输出:3
//类  static定义存储属性 static/class定义计算属性
class Dinner {
    static var count :Int = 0
    var price :Int
    
    class var totalPrice: Int {
        set{
            count = newValue / 5
        }
        get{
            count * 5
        }
    }
    
    init(price:Int) {
        self.price = price
        Dinner.count += 1
    }
}

var dinner1 = Dinner.init(price: 5)
var dinner2 = Dinner.init(price: 10)
var dinner3 = Dinner.init(price: 20)

print(Dinner.count,Dinner.totalPrice)//输出:3 15

猜想:类型属性的内存是存在哪里呢?

var num1 = 10

class Car {
    static var count = 0
}
Car.count = 11

var num = 11
内存地址是连续的 也就是说Car.count类似全局变量

为什么0xb赋值给%rax,而不是一个准确的地址类似全局变量呢?注意到汇编中有这样一个方法


打断点,si进去

注意到swift_once 猜想可能是调用了dispatch_once,继续往下走

到最后,到达这个页面 证实上面的猜想 即count通过GCD的dispatch_once初始化 且仅会初始化一次 又证实了类行属性初始化是线程安全的

类型属性重点:

  • 不同于存储实例属性,存储类型属性必须设定初始值(因为没有init初始化器)
  • 存储类型属性默认就是lazy,会在第一次使用的时候初始化
  • 就算是多个线程同时访问,也只会初始化一次
  • 存储类型属性可以是let(因为和实例初始化没有关系)
  • 枚举类型也可以定义类型属性(存储类型属性、计算类型属性)
  • 类型属性的应用场景:单例模式 保证该类仅会被初始化一次
public class FileManager {
    public static let fileManager = FileManager()
    
    private init(){
        
    }
}

FileManager.fileManager
//var f1 = FileManager()//报错 'FileManager' initializer is inaccessible due to 'private' protection level

Swift学习日记10

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