Swift进阶-类与结构体
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Swift进阶-TargetClassMetadata和TargetStructMetadata数据结构源码分析
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Swift进阶-协议
Swift进阶-泛型
Swift进阶-String源码解析
Swift进阶-Array源码解析
一、存储属性
存储属性是一个作为特定类和结构体实例一部分的常量或变量。存储属性要么是变量存储属性 （由 var 关键字引入）要么是常量存储属性（由 let 关键字引入）。
class Teacher {
let age: Int
var name: String
init(_ age: Int, _ name: String) {
self.age = age
self.name = name
}
}
struct Student {
let age: Int
var name: String
}
let 和 var 的区别：
从定义上：
- let 用来声明常量，常量的值一旦设置好便不能再被更改；
- var 用来声明变量，变量的值可以在将来设置为不同的值。
汇编角度：
看不出有什么不同的，无非把值赋值给对应的寄存器，大可自行调试看看。
开启汇编模式：Debug -> Debug Workflow -> Always Show Disassembly
var age = 18
let name = 20
print("断点打在这，运行")
从 SIL的角度：
swiftc xxx.swift -emit-sil // 生成sil（已优化）
sil的常量变量声明部分
存储属性在编译的时候，编译器默认会合成get/set方式，而我们访问/赋值 存储属性的时候，实际上就是调用get/set。
let声明的属性默认不会提供setter
二、计算属性
类、结构体和枚举也能够定义计算属性，计算属性并不存储值，他们提供 getter 和 setter 来修改和获取值。
计算属性必须定义为变量。计算属性时候必须包含类型，因为编译器需 要知道期望返回值是什么。
struct Square {
var width: Double // 存储属性，在实例中Double占据8字节
var area: Double{ // 计算属性，不占据内存空间
get {
return width * width
}
set {
self.width = newValue
}
}
}
class ViewController: UIViewController{
override func viewDidLoad() {
var s = Square(width: 10.0)
s.area = 30.0 //断点打在着，看汇编
}
}
看看汇编给计算属性赋值是个什么过程
image.png
可以看到这是一个静态调用，按住 control 点击下一步进去
image.png
给计算属性赋值，其实是调用setter
来看看sil的Square声明
image.png
计算属性area的本质就是getter和setter，不一样的，不占用实例的内存。
以下这种声明是存储属性：
struct Square {
var width: Double
private(set) var area: Double = 10.0
}
sil
虽然有set方法，但是超过了类作用域，外界是访问不到的。
三、属性观察者
属性观察者会观察用来观察属性值的变化：
willSet 当属性将被改变调用，即使这个值与 原有的值相同；
didSet 在属性已经改变之后调用。
class SubjectName{
// 它是存储属性
var subjectName: String = "" {
willSet{
print("subjectName will set value \(newValue)")
}
didSet{
print("subjectName has been changed \(oldValue)")
}
}
}
class ViewController: UIViewController{
override func viewDidLoad() {
let n = SubjectName()
n.subjectName = "wj"
}
}
sil
在赋值的前后去调用willSet和didSet方法。
class SubjectName{
// 它是存储属性
var subjectName: String = "" {
willSet{
print("subjectName will set value \(newValue)")
}
didSet{
print("subjectName has been changed \(oldValue)")
}
}
init(_ subjectName: String) {
self.subjectName = subjectName
}
}
sil
在初始化期间设置属性时不会调用 willSet 和 didSet 观察者。
继承关系demo:
class Teacher {
var name: String {
willSet {
print("will set newValue: \(newValue)")
}
didSet {
print("did set oldValue \(oldValue)")
}
}
init(name: String) {
self.name = name
}
}
class ParTimeTeacher: Teacher {
override var name: String {
willSet {
print("override will set newValue: \(newValue)")
}
didSet {
print("override did set oldValue \(oldValue)")
}
}
override init(name: String) {
super.init(name: name)
}
}
class ViewController: UIViewController {
override func viewDidLoad() {
let t = ParTimeTeacher(name: "未知")
t.name = "林老师"
}
}
打印结果：
override will set newValue: 林老师 // 子类will set
will set newValue: 林老师 // 父类will set
did set oldValue 未知 // 父类 did set
override did set oldValue 未知 // 子类did set
sil
实际上ParTimeTeacher实例调用getter/setter实际就是调用父类Teacher的getter/setter
sil
四、延迟存储属性
- 必须有初始值
- 延迟存储属性的初始值是在它第一次被使用时才进行计算;
- 用关键字 lazy 来标识一个延迟存储属性。
image.png
在没有第一次访问延迟存储属性时，它的值是0
image.png
访问过一次后，它才会有值。
再去看看sil：
sil
所以苹果做到懒加载属性第一次访问前没有值，访问后就有值？
本质就是在编译后生成一个可选型存储属性
iinitialization
在初始化的时候给的是 nil
getter
拿到生成的属性 $__lazy_storage_$_name的地址，然后去switch：如果有值，走bb1的代码块；如果没有值走bb2代码块
image.png
bb2没有加载过：去构建初始值，给到变量$__lazy_storage_$_name
bb1已加载过：已经有值了，直接给他返回出去
setter
没什么好说的，给属性$__lazy_storage_$_name赋值
五、类型属性
- 类型属性本质上就是一个全局变量
- 类型属性只会被初始化一次
class Teacher {
static var name: String = "未知"
}
class ViewController: UIViewController{
override func viewDidLoad() {
Teacher.name = "林老师"
}
}
sil
编译后的sil里多了两个全局变量
一个是@$s14ViewController7TeacherC4name_Wz - token
一个是@$s14ViewController7TeacherC4nameSSvpZ - Teacher.name
看看viewDidLoad里面
viewDidLoad
做了一个全局变量内存地址的转换，它是怎么转换的呢？
搜一下这个函数名 @$s14ViewController7TeacherC4nameSSvau
image.png
初始化Teacher.name
而builtin "once"在sil降级之后，其实底层调用的就是swift_once，而swift_once的源码底层调用的就是GCD的dispatch_once
swift_once
单例的写法
class Teacher {
static let share = Teacher()
private init() {}
}
单例sil
六、属性在Mach-O文件的位置信息
上一篇文章介绍了Metadata的元数据结构
struct Metadata {
var kind: Int
var superClass: Any.Type
var cacheData: (Int, Int)
var data: Int
var classFlags: Int32
var instanceAddressPoint: UInt32
var instanceSize: UInt32
var instanceAlignmentMask: UInt16
var reserved: UInt16
var classSize: UInt32
var classAddressPoint: UInt32
var typeDescriptor: UnsafeMutableRawPointer
var iVarDestroyer: UnsafeRawPointer
}
typeDescriptor是记录类的描述：
struct TargetClassDescriptor{
var flags: UInt32
var parent: UInt32
var name: Int32 // class/struct/enum 的名称
var accessFunctionPointer: Int32
var fieldDescriptor: Int32 // 属性描述
var superClassType: Int32
var metadataNegativeSizeInWords: UInt32
var metadataPositiveSizeInWords: UInt32
var numImmediateMembers: UInt32
var numFields: UInt32
var fieldOffsetVectorOffset: UInt32
var Offset: UInt32
var size: UInt32
// V-Table (methods)
}
其中 fieldDescriptor 记录了当前的属性信息，经分析后fieldDescriptor 在源码中的数据结构如下：
struct FieldDescriptor {
MangledTypeName int32 // 混写后的类型名称
Superclass int32
Kind uint16
FieldRecordSize uint16
NumFields uint32 // 属性个数
FieldRecords [FieldRecord] // 记录了每个属性的信息
}
其中 NumFields 代表当前有多少个属性， FieldRecords 记录了每个属性的信息， FieldRecords 的结构体如下：
struct FieldRecord{
Flags uint32 // 标志位
MangledTypeName int32 // 属性的类型名称
FieldName int32 // 属性名称
}
了解完数据结构之后，现在从Mach-O来分析属性在Mach-O文件的位置信息
在 main.swift 声明一个对象
class Teacher {
var age = 18
var age1 = 20
}
编译后，找到其可执行文件exe，将其拖拽到 MachOView 软件中
__TEXT,__swift5_types
在data区找到__TEXT,__swift5_types 这是记录所有的 struct/enum/类的Descriptor的信息，现在我们只有一个Teacher类
可以拿到 Teacher类的Descriptor 在 Mach-O 里的位置：
0xFFFFFE28 + 0x3ED8 = 0x100003D00
所以Dscriptor在mach-o的data区的偏移量，需要再减去虚拟内存地址：
0x100003D00 - 0x100000000 = 0x3D00
然后再data区找到 __TEXT,__const里边，去找0x3D00的位置：
__TEXT,__const
接下来要找到 fieldDescriptor它的地址，因为fieldDescriptor在TargetClassDescriptor的数据结构前面还有4个UInt32的成员：
struct TargetClassDescriptor{
var flags: UInt32
var parent: UInt32
var name: Int32 // class/struct/enum 的名称
var accessFunctionPointer: Int32
var fieldDescriptor: Int32 // 属性描述
var superClassType: Int32
var metadataNegativeSizeInWords: UInt32
var metadataPositiveSizeInWords: UInt32
var numImmediateMembers: UInt32
var numFields: UInt32
var fieldOffsetVectorOffset: UInt32
var Offset: UInt32
var size: UInt32
// V-Table (methods)
}
所以还需要向后偏移4个4字节：
fieldDescriptor在Mach-O的偏移信息
得到的位置也就是fieldDescriptor在Mach-O的偏移信息
求出fieldDescriptor在Mach-O的的信息：
0x3D10 + 0x1A0 = 0x3EB0
而属性存放在data区的 __TEXT,__swift5_fieldmd，并在上面找到0x3EB0：
__TEXT,__swift5_fieldmd
从0x3EB0开始后面的就是 FieldDescriptor属性描述的成员内容，而我要找到 FieldRecords [FieldRecord]
struct FieldDescriptor {
MangledTypeName int32 // 混写后的类型名称
Superclass int32
Kind uint16
FieldRecordSize uint16
NumFields uint32 // 属性个数
FieldRecords [FieldRecord] // 记录了每个属性的信息
}
就要往后偏移4个4字节(其中有2个uint16，3个int32)：
FieldRecords
因为我们只有一个Teacher类，这后面的连续的存储空间就是 FieldRecords数组的内容：
而 FieldRecord 的数据结构：
struct FieldRecord{
Flags uint32 // 标志位
MangledTypeName int32 // 属性的类型名称
FieldName int32 // 属性名称
}
`FieldRecord` 对应成员的位置
我这里画出找到 第一个FieldRecord 对应成员的位置
我拿到 第一个FieldRecord 的FieldName属性名称在Mach-O上的信息
0x3EC0 + 0x8 + 0xFFFFFFDF = 0x100003EA7
需要减去虚拟内存地址：
0x100003EA7 - 0x100000000 = 0x3EA7
再去找data区中的 __TEXT,__swift5_reflstr找到0x3EA7：
__TEXT,__swift5_reflstr
直接可以找到Teacher类的第一个成员变量age的16进制
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