swift 类与结构体

一、类与结构体的对比

1.在 Swift 中类和结构体有很多共同之处：

• 定义属性用来存储值；
• 定义方法用于提供功能；
• 定义下标脚本用来允许使用下标语法访问值；
• 定义初始化器用于初始化状态；
• 可以被扩展来默认所没有的功能；
• 遵循协议来针对特定类型提供标准功能。

2.类比结构体多出的功能：

• 继承允许一个类继承另一个类的特征;
• 类型转换允许你在运行检查和解释一个类实例的类型；
• 反初始化器允许一个类实例释放任何其所被分配的资源；
• 引用计数允许不止一个对类实例的引用。

结构体与类的本质区别为结构体是值类型，类是引用类型(其实也可以理解为指针类型)。

也就是说一个类类型的变量并不直接存储具体的实例对象，而是对当前存储具体实例内存地址的引用。所以它们还有一个最直观的区别就是存储的位置不同：一般情况，值类型存储的在栈上，引用类型存储在堆上。

内存区域

• 栈区(stack): 局部变量和函数运行过程中的上下文
• Heap: 存储所有对象
• Global: 存储全局变量;常量;代码区
• Segment & Section: Mach-O 文件有多个段( Segment )，每个段有不同的功能。然后每 个段又分为很多小的 Section
• TEXT.text : 机器码
• TEXT.cstring : 硬编码的字符串
• TEXT.const: 初始化过的常量
• DATA.data: 初始化过的可变的(静态/全局)数据 DATA.const: 没有初始化过的常量
• DATA.bss: 没有初始化的(静态/全局)变量
• DATA.common: 没有初始化过的符号声明

可以通过cat 命令获取具体的内存区域

cat 命令获取具体的内存区域

二、Swift编译过程

Swift的编译过程与OC有所区别，虽然它们的后端都是使用LLVM来编译生成.o可执行文件，但是前端OC使用Clang生成IR，Swift的编译器内部包含Clang，扩展了Swiftc来生成对应的 IR。并且有一点需要注意Swift没有预处理过程，所以之前在 OC 中通过宏定义完成的一些常量等，在 Swift 中通通不可用...

Swift编译过程

1.Parse 语法解析器

分析输出AST语法分析解析器是一个简单的递归解析器（在lib/Parse中实现），带有一个集成的、手工编码的 lexer.cpp。解析器负责生成没有任何语义或类型信息的抽象语法树（abstractsyntax Tree，AST），并针对输入源的语法问题发出警告或错误。
swiftc main.swift -dump-parse

2.语义分析

语义分析（在lib/Sema中实现）负责获取解析后的 AST，并将其转换为格式良好、完全检查类型的 AST 形式，附上了所有类型的信息，针对源代码中的语义问题抛出 warning 或 error。
swiftc main.swift -dump-ast

3.生成中间体语言(SIL)，未优化

SIL 又是一种高级的、特定于 Swift 的中间语言，适合进一步分析和优化 Swift 代码。SIL 也是一种 SSA 形式的 IR，lib/SILGen 这个库会将类型检查的 AST 降低为所谓的 raw SIL，这是一种原始的SIL。
swiftc main.swift -emit-silgen

4.生成中间体语言(SIL)，优化后的

通过以下命令再进一步进行优化，输出优化之后的 SIL。SIL 的这部分优化（在lib/Analysis、lib/ARC、lib/LoopTransforms和lib/Transforms中实现）对程序执行额外的高级、特定于 Swift 的优化，包括不限于：自动引用计数优化、非虚拟化和通用专门化等
swiftc main.swift -emit-sil

5.生成LLVM中间体语言 (.ll文件)

swiftc main.swift -emit-ir

6.生成LLVM中间体语言 (.bc文件)

swiftc main.swift -emit-bc

7.生成汇编

LLVM 可以继续优化它并生成机器代码
swiftc main.swift -emit-assembly

8.编译生成可执行.out文件

swiftc -o main.o main.swift

swift 内存结构

struct HeapObject{
    var metadata: UnsafeRawPointer
    var refcounted1: UInt32
    var refcounted2: UInt32
}

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
}

Swift对象的内存结构HeapObject (类似于OC的objc_object) ，有两个属性: 一个是 Metadata ，一个是 RefCount ，默认占用 16 字节大小