本文主要引自huxinguang002写的Swift 值类型和引用类型以及# Yarn_
写的【Swift学习】值类型、引用类型 & 堆、栈

一个是值类型(Value types) 一个是引用类型(Reference types)。

• 引用类型(Reference types): 每个实例共享一份数据来源，一般以类(class)的形式出现。
  创建一个Person类，里面有一个name属性：

    class Person {
        var name: String
        init(name: String) {
            self.name = name
        }
    }
    var var1 = Person(name: "John")

此时，var1在内存中是这样的：

图1.png

创建一个新的变量var2让它等于var1：

var var2 = var1

此时，var1 和 var2 指向了内存中的同一个地方：

图2.jpg

上文我们说class是引用类型，顾名思义，"引用"就是C语言中的指针，指针是一个地址，指向某个内存，因此类的变量实际上是存储了实例的地址，当我们声明一个新的变量var2 = var1时，并没有创建一个新的实例，而是把var1实例的地址赋值给var2，于是就有了图2。
知道了类实例的存储机制，下面这种现象就非常容易理解了：

var1.name = "Jane"

print(var1.name)   // Jane
print(var2.name)   //Jane

我们只改变了变量var1的name属性，发现var2的name属性也发生了变化。原因非常明显，因为var1和var2是共享同一个实例，当使用变量var1修改了其所指向的实例之后，var2对应的实例自然也就被修改了。

• 值类型(Value types): 每个实例都保留一份独有的数据拷贝，一般以结构体 (struct) 、 枚举(enum) 或者元组(tuple)的形式出现。
  同样的，我们以struct为例来说明值类型：
  创建一个Person结构体，里面有一个name属性：

struct Person {
    var name: String
}
var var1 = Person(name: "John")

此时，var1中存储的不是指向内存的指针，而是值：

图3.png

创建一个新的实例var2，并赋值为var1：

var var2 = var1

此时，系统将会创建一个新的实例并将var1中的值拷贝一份，如下图所示：

图4.png

因此，当修改var1中的属性时，var2的值是不会发生改变的：

    var1.name = "Jane"
    print(var1.name)   //Jane
    print(var2.name)   //John

可以看到var2还是保持原来的值，因为在执行var2 = var1时，系统拷贝了一个新的实例给var2，那么var1与var2之间是不会相互影响的。
值类型和引用类型有各自的优缺点，我们应该根据具体的需求来选择。

• 堆(heap) & 栈(stack)

堆和栈是内存中不同的分区，它们与引用类型和值类型有很多的联系。

• 栈(Stack)：
  当我们创建一个值类型，如结构体，系统将其存储在一个被称为栈的内存区域中。系统使用栈来存储在紧急线程上的任何东西，是由CPU直接管理和优化的。当一个函数声明一个变量，变量将存储在栈中，当函数调用完毕后栈会自动释放该变量。因此栈是非常易于管理的、有效的，由于是CPU直接控制，速度非常快。

• 堆(Heap)：
  当我们创建了一个引用类型，如类，系统将把类实例存储在一个被称为堆的内存区域中。系统使用堆来存储其他对象引用的数据。堆是一个大的内存池，系统可以从该池中请求并动态分配内存块。堆不会像栈一样自动释放对象，需要额外的工作来完成。这使得在堆中创建和删除数据比栈慢。
  下图展示了类的实例在堆和栈中的存储：

  
  图5.png
  

  当我们创建一个类的实例时，系统会在堆中申请一个内存块用于存储实例本身，如图中右边Heap中的两个实例。同时将把存储该实例的变量和堆中的地址存储在栈中，如图的左边所示。而当创建一个结构体时，将会把变量和值都存储在栈中。

类和结构体定义语法

struct Location {
    let x: Double
    let y: Double
 
    func distance() -> Double {
        return sqrt((x * x) + (y * y))
    }
}
 
class Person {
    var firstName: String
    var lastName: String
 
    init(firstName: String, lastName: String){
        self.firstName = firstName
        self.lastName = lastName
    }
 
    func fullName() -> String{
        return "\(firstName) \(lastName)"
    }
}

此处分别定义了一个Location结构体以及一个Person类，可以看到它们除了关键字的差别，其他的定义方式基本是一样的。结构体和类都可以有属性和方法。

• 构造器(initializers)

可以看到上文代码比较明显的差别就是：class含有一个init(::)方法，而struct没有。因为所有结构体会自动生成一个成员逐一构造器，用于初始化新结构体实例中的成员属性，因此我们可以直接声明一个实例并设置其各个属性的初始值：

let location = Location(x: 2, y: 4)

而类是没有默认的成员逐一构造器的，因此，若删除class中的init(::)方法，Xcode将会报错："Class Person has no initailizers"，即Person类中没有构造器。因此我们在创建类的时候，必须创建一个及以上的构造器。当然我们也可以对构造器进行重载(overload)，系统将会根据参数的类型和数据自动地调用对应的构造器。当在结构体中手动添加了init(::)方法后，默认的成员逐一构造器将会失效。

结构体与类的异同

类和结构体有很多共同点。共同处在于:

• 定义属性用于存储值
• 定义方法用于提供功能
• 定义下标操作使得可以通过下标语法来访问实例所包含的值
• 定义构造器用于生成初始化值
• 通过扩展以增加默认实现的功能
• 实现协议以提供某种标准功能

与结构体相比，类还有如下的附加功能:

• 继承
• 类型转换：运行时检查和解释一个类实例的类型
• 析构器：释放一个实例的所有资源
• 引用计数

类和结构体在内存中的实现机制的不同：

• 类存储在堆(heap)中，结构体存储在栈(stack)中
• 类是引用类型，而结构体是值类型

类和结构体的使用场景

按照通用的准则，当符合一条或多条以下条件时，请考虑构建结构体:

• 该数据结构的主要用来封装少量相关简单数据值。
• 希望数据结构的实例被赋值给另一个实例时是拷贝而不是引用，封装的数据及其中存储的值也是拷贝而不是引用。
• 该数据结构不需要使用继承。

举例来说，以下情境中适合使用结构体:

• 几何形状的大小，封装一个 width 属性和 height 属性，两者均为 Double 类型。
• 三维坐标系内一点，封装 x ， y 和 z 属性，三者均为 Double 类型。

类似于上述情形，我们将使用结构体，在其他多数案例中，我们将定义类，生成它的实例，并通过引用来管理和传递。