iOS开发-Swift进阶之类对象属性！

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了iOS开发-Swift进阶之类对象属性！相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本文主要介绍以下几点，文章最后会总结。

  • 通过SIL来理解对象的创建

  • Swift类结构分析

  • 存储属性 & 计算属性

  • 延迟存储属性 & 单例创建方式

SIL

在底层流程中，OC代码和SWift代码时通过不同的编译器进行编译，然后通过LLVM，生成.o可执行文件，如下所示

SIL-1

  • OC中通过clang编译器（clang可以参考这篇文章ios-底层原理 31：LLVM编译流程 & Clang插件开发），编译成IR，然后再生成可执行文件.o（即机器码）

  • swift中通过swiftc编译器，编译成IR，然后再生成可执行文件

下面是Swift中的编译流程，其中SIL（Swift Intermediate Language），是Swift编译过程中的中间代码，主要用于进一步分析和优化Swift代码。如下图所示，SIL位于在AST和LLVM IR之间

SIL-2

注意：这里需要说明一下，Swift与OC的区别在于 Swift生成了高级的SIL

我们可以通过swiftc -h终端命令，查看swiftc的所有命令

SIL-3

例如：在main.swift文件定义如下代码

class CJLTeacher{    var age: Int = 18    var name: String = "CJL"}var t = CJLTeacher()

  • 查看抽象语法树：swiftc -dump-ast main.swift

    SIL-4

*   生成SIL文件：`swiftc -emit-sil main.swift >> ./main.sil && code main.sil`，其中main的入口函数如下
// main
//`@main`：标识当前main.swift的`入口函数`，SIL中的标识符名称以`@`作为前缀
sil @main : $@convention(c) (Int32, UnsafeMutablePointer<Optional<UnsafeMutablePointer<Int8>>>) -> Int32 {
//`%0、%1` 在SIL中叫做寄存器，可以理解为开发中的常量，一旦赋值就不可修改，如果还想继续使用，就需要不断的累加数字（注意：这里的寄存器，与`register read`中的寄存器是有所区别的，这里是指`虚拟寄存器`，而`register read`中是`真寄存器`）
bb0(%0 : $Int32, %1 : $UnsafeMutablePointer<Optional<UnsafeMutablePointer<Int8>>>):
//`alloc_global`：创建一个`全局变量`，即代码中的`t`
  alloc_global @$s4main1tAA10CJLTeacherCvp        // id: %2
//`global_addr`：获取全局变量地址，并赋值给寄存器%3
  %3 = global_addr @$s4main1tAA10CJLTeacherCvp : $*CJLTeacher // user: %7
//`metatype`获取`CJLTeacher`的`MetaData`赋值给%4
  %4 = metatype $@thick CJLTeacher.Type           // user: %6
//将`__allocating_init`的函数地址赋值给 %5
  // function_ref CJLTeacher.__allocating_init()
  %5 = function_ref @$s4main10CJLTeacherCACycfC : $@convention(method) (@thick CJLTeacher.Type) -> @owned CJLTeacher // user: %6
//`apply`调用 `__allocating_init` 初始化一个变量，赋值给%6
  %6 = apply %5(%4) : $@convention(method) (@thick CJLTeacher.Type) -> @owned CJLTeacher // user: %7
//将%6的值存储到%3，即全局变量的地址(这里与前面的%3形成一个闭环)
  store %6 to %3 : $*CJLTeacher                   // id: %7
//构建`Int`，并`return`
  %8 = integer_literal $Builtin.Int32, 0          // user: %9
  %9 = struct $Int32 (%8 : $Builtin.Int32)        // user: %10
  return %9 : $Int32                              // id: %10
} // end sil function 'main'

注意：code命令是在.zshrc中做了如下配置，可以在终端中指定软件打开相应文件

$ open .zshrc
//****** 添加以下别名
alias subl='/Applications/SublimeText.app/Contents/SharedSupport/bin/subl'
alias code='/Applications/Visual\\ Studio\\ Code.app/Contents/Resources/app/bin/code'

//****** 使用
$ code main.sil

//如果想SIL文件高亮，需要安装插件：VSCode SIL

  • 从SIL文件中，可以看出，代码是经过混淆的，可以通过以下命令还原，以s4main1tAA10CJLTeacherCvp为例：xcrun swift-demangle s4main1tAA10CJLTeacherCvp

    图片

    SIL-5

  • 在SIL文件中搜索s4main10CJLTeacherCACycfC，其内部实现主要是分配内存+初始化变量

  • allocing_ref：创建一个CJLTeacher的实例对象，当前实例对象的引用计数为1

  • 调用init方法

//********* main入口函数中代码 *********
%5 = function_ref @$s4main10CJLTeacherCACycfC : $@convention(method) (@thick CJLTeacher.Type) -> @owned CJLTeacher 

// s4main10CJLTeacherCACycfC 实际就是__allocating_init()
// CJLTeacher.__allocating_init()
sil hidden [exact_self_class] @$s4main10CJLTeacherCACycfC : $@convention(method) (@thick CJLTeacher.Type) -> @owned CJLTeacher {
// %0 "$metatype"
bb0(%0 : $@thick CJLTeacher.Type):
// 堆上分配内存空间
  %1 = alloc_ref $CJLTeacher                      // user: %3
  // function_ref CJLTeacher.init() 初始化当前变量
  %2 = function_ref @$s4main10CJLTeacherCACycfc : $@convention(method) (@owned CJLTeacher) -> @owned CJLTeacher // user: %3
  // 返回
  %3 = apply %2(%1) : $@convention(method) (@owned CJLTeacher) -> @owned CJLTeacher // user: %4
  return %3 : $CJLTeacher                         // id: %4
} // end sil function '$s4main10CJLTeacherCACycfC'

SIL语言对于Swift源码的分析是非常重要的，关于其更多的语法信息，可以在这个网站进行查询

符号断点调试

  • 在demo中设置_allocing_init符号断点

    SIL-6

    发现其内部调用的是swift_allocObject

    SIL-7

源码调试

下面我们就通过swift_allocObject来探索swift中对象的创建过程

  • 在REPL（命令交互行，类似于python的，可以在这里编写代码）中编写如下代码（也可以拷贝），并搜索swift_allocObject函数加一个断点，然后定义一个实例对象t

    SIL-8

  • 断点断住，查看左边local有详细的信息

SIL-9

  • 其中requiredSize是分配的实际内存大小,为40

  • requiredAlignmentMask是swift中的字节对齐方式，这个和OC中是一样的，必须是8的倍数，不足的会自动补齐，目的是以空间换时间，来提高内存操作效率

swift_allocObject 源码分析

swift_allocObject的源码如下，主要有以下几部分

  • 通过swift_slowAlloc分配内存，并进行内存字节对齐

  • 通过new + HeapObject + metadata初始化一个实例对象

  • 函数的返回值是HeapObject类型，所以当前对象的内存结构就是HeapObject的内存结构

static HeapObject *_swift_allocObject_(HeapMetadata const *metadata,
                                       size_t requiredSize,
                                       size_t requiredAlignmentMask) {
  assert(isAlignmentMask(requiredAlignmentMask));
  auto object = reinterpret_cast<HeapObject *>(
      swift_slowAlloc(requiredSize, requiredAlignmentMask));//分配内存+字节对齐

  // NOTE: this relies on the C++17 guaranteed semantics of no null-pointer
  // check on the placement new allocator which we have observed on Windows,
  // Linux, and macOS.
  new (object) HeapObject(metadata);//初始化一个实例对象

  // If leak tracking is enabled, start tracking this object.
  SWIFT_LEAKS_START_TRACKING_OBJECT(object);

  SWIFT_RT_TRACK_INVOCATION(object, swift_allocObject);

  return object;
}
  • 进入swift_slowAlloc函数，其内部主要是通过malloc在堆中分配size大小的内存空间，并返回内存地址，主要是用于存储实例变量
void *swift::swift_slowAlloc(size_t size, size_t alignMask) {
  void *p;
  // This check also forces "default" alignment to use AlignedAlloc.
  if (alignMask <= MALLOC_ALIGN_MASK) {
#if defined(__APPLE__)
    p = malloc_zone_malloc(DEFAULT_ZONE(), size);
#else
    p = malloc(size);// 堆中创建size大小的内存空间，用于存储实例变量
#endif
  } else {
    size_t alignment = (alignMask == ~(size_t(0)))
                           ? _swift_MinAllocationAlignment
                           : alignMask + 1;
    p = AlignedAlloc(size, alignment);
  }
  if (!p) swift::crash("Could not allocate memory.");
  return p;
}
  • 进入HeapObject初始化方法，需要两个参数：metadata、refCounts

源码分析-1

  • 其中metadata类型是HeapMetadata，是一个指针类型，占8字节

  • refCounts（引用计数，类型是InlineRefCounts，而InlineRefCounts是一个类RefCounts的别名，占8个字节），swift采用arc引用计数

    源码分析-2

总结

  • 对于实例对象t来说，其本质是一个HeapObject 结构体，默认16字节内存大小（metadata 8字节 + refCounts 8字节），与OC的对比如下

  • OC中实例对象的本质是结构体，是以objc_object为模板继承的，其中有一个isa指针，占8字节

  • Swift中实例对象，默认的比OC中多了一个refCounted引用计数大小，默认属性占16字节

  • Swift中对象的内存分配流程是：__allocating_init --> swift_allocObject_ --> _swift_allocObject --> swift_slowAlloc --> malloc

  • init在其中的职责就是初始化变量，这点与OC中是一致的

针对上面的分析，我们还遗留了两个问题：metadata是什么，40是怎么计算的？下面来继续探索

在demo中，我们可以通过Runtime方法获取类的内存大小

源码分析-3

这点与在源码调试时左边local的requiredSize值是相等的，从HeapObject的分析中我们知道了，一个类在没有任何属性的情况下，默认占用16字节大小，

对于Int、String类型，进入其底层定义,两个都是结构体类型，那么是否都是8字节呢？可以通过打印其内存大小来验证

//********* Int底层定义 *********
@frozen public struct Int : FixedWidthInteger, SignedInteger {...}

//********* String底层定义 *********
@frozen public struct String {...}

//********* 验证 *********
print(MemoryLayout<Int>.stride)
print(MemoryLayout<String>.stride)

//********* 打印结果 *********
8
16

从打印的结果中可以看出，Int类型占8字节，String类型占16字节（后面文章会进行详细讲解），这点与OC中是有所区别的

所以这也解释了为什么CJLTeacher的内存大小等于40，即40 = metadata（8字节） +refCount（8字节）+ Int（8字节）+ String（16字节）

这里验证了40的来源，但是metadata是什么还不知道，继续往下分析

探索Swift中类的结构

在OC中类是从objc_class模板继承过来的，具体的参考这篇文章iOS-底层原理 08：类 & 类结构分析

而在Swift中，类的结构在底层是HeapObject，其中有 metadata + refCounts

HeapMetadata类型分析

下面就来分析metadata，看看它到底是什么？

  • 进入HeapMetadata定义，是TargetHeapMetaData类型的别名，接收了一个参数Inprocess
using HeapMetadata = TargetHeapMetaData<Inprocess>;
  • 进入TargetHeapMetaData定义，其本质是一个模板类型，其中定义了一些所需的数据结构。这个结构体中没有属性，只有初始化方法，传入了一个MetadataKind类型的参数（该结构体没有，那么只有在父类中了）这里的kind就是传入的Inprocess
//模板类型
template <typename Runtime>
struct TargetHeapMetadata : TargetMetadata<Runtime> {
  using HeaderType = TargetHeapMetadataHeader<Runtime>;

  TargetHeapMetadata() = default;
  //初始化方法
  constexpr TargetHeapMetadata(MetadataKind kind)
    : TargetMetadata<Runtime>(kind) {}
#if SWIFT_OBJC_INTEROP
  constexpr TargetHeapMetadata(TargetAnyClassMetadata<Runtime> *isa)
    : TargetMetadata<Runtime>(isa) {}
#endif
};
  • 进入TargetMetaData定义，有一个kind属性，kind的类型就是之前传入的Inprocess。从这里可以得出，对于kind，其类型就是unsigned long，主要用于区分是哪种类型的元数据
//******** TargetMetaData 定义 ********
struct TargetMetaData{
   using StoredPointer = typename Runtime: StoredPointer;
    ...
    
    StoredPointer kind;
}

//******** Inprocess 定义 ********
struct Inprocess{
    ...
    using StoredPointer = uintptr_t;
    ...
}

//******** uintptr_t 定义 ********
typedef unsigned long uintptr_t;

从TargetHeapMetadata、TargetMetaData定义中，均可以看出初始化方法中参数kind的类型是MetadataKind

  • 进入MetadataKind定义，里面有一个#include "MetadataKind.def"，点击进入，其中记录了所有类型的元数据，所以kind种类总结如下
namevalue
Class0x0
Struct0x200
Enum0x201
Optional0x202
ForeignClass0x203
Opaque0x300
Tuple0x301
Function0x302
Existential0x303
Metatype0x304
ObjCClassWrapper0x305
ExistentialMetatype0x306
HeapLocalVariable0x400
HeapGenericLocalVariable0x500
ErrorObject0x501
LastEnumerated0x7FF

  • 回到TargetMetaData结构体定义中，找方法getClassObject，在该方法中去匹配kind返回值是TargetClassMetadata类型

  • 如果是Class，则直接对this（当前指针，即metadata）强转为ClassMetadata

 const TargetClassMetadata<Runtime> *getClassObject() const;
 
//******** 具体实现 ********
template<> inline const ClassMetadata *
  Metadata::getClassObject() const {
    //匹配kind
    switch (getKind()) {
      //如果kind是class
    case MetadataKind::Class: {
      // Native Swift class metadata is also the class object.
      //将当前指针强转为ClassMetadata类型
      return static_cast<const ClassMetadata *>(this);
    }
    case MetadataKind::ObjCClassWrapper: {
      // Objective-C class objects are referenced by their Swift metadata wrapper.
      auto wrapper = static_cast<const ObjCClassWrapperMetadata *>(this);
      return wrapper->Class;
    }
    // Other kinds of types don't have class objects.
    default:
      return nullptr;
    }
  }

这一点，我们可以通过lldb来验证

  • po metadata->getKind()，得到其kind是Class

  • po metadata->getClassObject()、x/8g 0x0000000110efdc70，这个地址中存储的是元数据信息!

源码分析-4

所以，TargetMetadata 和 TargetClassMetadata 本质上是一样的，因为在内存结构中，可以直接进行指针的转换，所以可以说，我们认为的结构体，其实就是TargetClassMetadata

  • 进入TargetClassMetadata定义，继承自TargetAnyClassMetadata，有以下这些属性，这也是类结构的部分
template <typename Runtime>
struct TargetClassMetadata : public TargetAnyClassMetadata<Runtime> {
    ...
    //swift特有的标志
    ClassFlags Flags;
    //实力对象内存大小
    uint32_t InstanceSize;
    //实例对象内存对齐方式
    uint16_t InstanceAlignMask;
    //运行时保留字段
    uint16_t Reserved;
    //类的内存大小
    uint32_t ClassSize;
    //类的内存首地址
    uint32_t ClassAddressPoint;
  ...
}
  • 进入TargetAnyClassMetadata定义，继承自TargetHeapMetadata
template <typename Runtime>
struct TargetAnyClassMetadata : public TargetHeapMetadata<Runtime> {
    ...
    ConstTargetMetadataPointer<Runtime, swift::TargetClassMetadata> Superclass;
    TargetPointer<Runtime, void> CacheData[2];
    StoredSize Data;
    ...
}

总结

综上所述，当metadata的kind为Class时，有如下继承链：

源码分析-5

  • 当前类返回的实际类型是 TargetClassMetadata,而TargetMetaData中只有一个属性kind，TargetAnyClassMetaData中有4个属性，分别是kind， superclass，cacheData、data（图中未标出）

  • 当前Class在内存中所存放的属性由 TargetClassMetadata属性 + TargetAnyClassMetaData属性 + TargetMetaData属性 构成，所以得出的metadata的数据结构体如下所示

struct swift_class_t: NSObject{
    void *kind;//相当于OC中的isa，kind的实际类型是unsigned long
    void *superClass;
    void *cacheData;
    void *data;
    uint32_t flags; //4字节
    uint32_t instanceAddressOffset;//4字节
    uint32_t instanceSize;//4字节
    uint16_t instanceAlignMask;//2字节
    uint16_t reserved;//2字节
    
    uint32_t classSize;//4字节
    uint32_t classAddressOffset;//4字节
    void *description;
    ...
}

与OC对比

  • 实例对象 & 类

  • OC中的实例对象本质是结构体，是通过底层的objc_object模板创建，类是继承自objc_class

  • Swift中的实例对象本质也是结构体，类型是HeapObject，比OC多了一个refCounts

  • 方法列表

  • OC中的方法存储在objc_class结构体class_rw_t的methodList中

  • swift中的方法存储在 metadata 元数据中

  • 引用计数

  • OC中的ARC维护的是散列表

  • Swift中的ARC是对象内部有一个refCounts属性

Swift属性

在swift中，属性主要分为以下几种

  • 存储属性

  • 计算属性

  • 延迟存储属性

  • 类型属性

存储属性

存储属性，又分两种：

  • 要么是常量存储属性，即let修饰

  • 要么是变量存储属性，即var修饰

定义如下代码

class CJLTeacher{
    var age: Int = 18
    var name: String = "CJL"
}

let t = CJLTeacher()

其中代码中的age、name来说，都是变量存储属性，这一点可以在SIL中体现

class CJLTeacher {
    //_hasStorage 表示是存储属性
  @_hasStorage @_hasInitialValue var age: Int { get set }
  @_hasStorage @_hasInitialValue var name: String { get set }
  @objc deinit
  init()
}

存储属性特征：会占用占用分配实例对象的内存空间

下面我们同断点调试来验证

  • po t

  • x/8g 内存地址，即HeapObject存储的地址

    属性-1

    属性-2

计算属性

计算属性：是指不占用内存空间，本质是set/get方法的属性

我们通过一个demo来说明，以下写法正确吗？

class CJLTeacher{
    var age: Int{
        get{
            return 18
        }
        set{
            age = newValue
        }
    }
}

在实际编程中，编译器会报以下警告，其意思是在age的set方法中又调用了age.set

属性-3

然后运行发现崩溃了，原因是age的set方法中调用age.set导致了循环引用，即递归

属性-4

验证：不占内存
对于其不占用内存空间这一特征，我们可以通过以下案例来验证，打印以下类的内存大小

class Square{
    var width: Double = 8.0
    var area: Double{
        get{
            //这里的return可以省略，编译器会自动推导
            return width * width
        }
        set{
            width = sqrt(newValue)
        }
    }
}

print(class_getInstanceSize(Square.self))

//********* 打印结果 *********
24

从结果可以看出类Square的内存大小是24，等于 （metadata + refCounts）类自带16字节 + width（8字节） = 24，是没有加上area的。从这里可以证明 area属性没有占有内存空间。

验证：本质是set/get方法

  • 将main.swift转换为SIL文件：swiftc -emit-sil main.swift >> ./main.sil

  • 查看SIL文件，对于存储属性，有_hasStorage的标识符

class Square {
  @_hasStorage @_hasInitialValue var width: Double { get set }
  var area: Double { get set }
  @objc deinit
  init()
}
  • 对于计算属性，SIL中只有setter、getter方法

属性-5

属性观察者（didSet、willSet）

  • willSet：新值存储之前调用 newValue

  • didSet：新值存储之后调用 oldValue

验证

  • 可以通过demo来验证
class CJLTeacher{
    var name: String = "测试"{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("willSet newValue \\(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("didSet oldValue \\(oldValue)")
        }
    }
}
var t = CJLTeacher()
t.name = "CJL"

//**********打印结果*********
willSet newValue CJL
didSet oldValue 测试

  • 也可以通过编译来验证，将main.swift编译成mail.sil，在sil文件中找name的set方法

    属性-6

问题1：init方法中是否会触发属性观察者？
以下代码中，init方法中设置name，是否会触发属性观察者？

class CJLTeacher{
    var name: String = "测试"{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("willSet newValue \\(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("didSet oldValue \\(oldValue)")
        }
    }
    
    init() {
        self.name = "CJL"
    }
}

运行结果发现，并没有走willSet、didSet中的打印方法，所以有以下结论：

  • 在init方法中，如果调用属性，是不会触发属性观察者的

  • init中主要是初始化当前变量，除了默认的前16个字节，其他属性会调用memset清理内存空间（因为有可能是脏数据，即被别人用过），然后才会赋值

【总结】：初始化器（即init方法设置）和定义时设置默认值（即在didSet中调用其他属性值）都不会触发

问题2：哪里可以添加属性观察者？

主要有以下三个地方可以添加：

  • 1、类中定义的存储属性

  • 2、通过类继承的存储属性

class CJLMediumTeacher: CJLTeacher{
    override var age: Int{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("willSet newValue \\(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("didSet oldValue \\(oldValue)")
        }
    }
}
  • 3、通过类继承的计算属性
class CJLTeacher{
    var age: Int = 18
    
    var age2: Int {
        get{
            return age
        }
        set{
            self.age = newValue
        }
    }
}
var t = CJLTeacher()


class CJLMediumTeacher: CJLTeacher{
    override var age: Int{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("willSet newValue \\(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("didSet oldValue \\(oldValue)")
        }
    }
    
    override var age2: Int{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("willSet newValue \\(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("didSet oldValue \\(oldValue)")
        }
    }
}

问题3：子类和父类的计算属性同时存在didset、willset时，其调用顺序是什么？

有以下代码，其调用顺序是什么？

class CJLTeacher{
    var age: Int = 18{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("父类 willSet newValue \\(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("父类 didSet oldValue \\(oldValue)")
        }
    }
    
    var age2: Int {
        get{
            return age
        }
        set{
            self.age = newValue
        }
    }
}


class CJLMediumTeacher: CJLTeacher{
    override var age: Int{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("子类 newValue \\(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("子类 didSet oldValue \\(oldValue)")
        }
    }
    
}

var t = CJLMediumTeacher()
t.age = 20

运行结果如下：

属性-7

结论：对于同一个属性，子类和父类都有属性观察者，其顺序是：先子类willset，后父类willset，在父类didset， 子类的didset，即：子父 父子

问题4：子类调用了父类的init，是否会触发观察属性？

在问题3的基础，修改CJLMediumTeacher类

class CJLMediumTeacher: CJLTeacher{
    override var age: Int{
        //新值存储之前调用
        willSet{
            print("子类 willSet newValue \\(newValue)")
        }
        //新值存储之后调用
        didSet{
            print("子类 didSet oldValue \\(oldValue)")
        }
    }
    
    override init() {
        super.init()
        self.age = 20
    }
}

//****** 打印结果 ******
子类 willSet newValue 20
父类 willSet newValue 20
父类 didSet oldValue 18
子类 didSet oldValue 18

从打印结果发现，会触发属性观察者，主要是因为子类调用了父类的init，已经初始化过了，而初始化流程保证了所有属性都有值（即super.init确保变量初始化完成了），所以可以观察属性了

延迟属性

延迟属性主要有以下几点说明：

  • 1、使用lazy修饰的存储属性

  • 2、延迟属性必须有一个默认的初始值

  • 3、延迟存储在第一次访问的时候才被赋值

  • 4、延迟存储属性并不能保证线程安全

  • 5、延迟存储属性对实例对象大小的影响

下面来一一进行分析

1、使用lazy修饰的存储属性

class CJLTeacher{    lazy var age: Int = 18}

2、延迟属性必须有一个默认的初始值

如果定义为可选类型，则会报错，如下所示

属性-8

3、延迟存储在第一次访问的时候才被赋值
可以通过调试，来查看实例变量的内存变化

  • age第一次访问前的内存情况：此时的age是没值的，为0x0

    属性-9

  • age第一次访问后的内存情况：此时age是有值的，为30

    属性-10

    从而可以验证，懒加载存储属性只有在第一次访问时才会被赋值

我们也可以通过sil文件来查看，这里可以在生成sil文件时，加上还原swift中混淆名称的命令(即xcrun swift-demangle)：swiftc -emit-sil main.swift | xcrun swift-demangle >> ./main.sil && code main.sil，demo代码如下

class CJLTeacher{    lazy var age: Int = 18}var t = CJLTeacher()t.age = 30
  • 类+main：lazy修饰的存储属性在底层是一个optional类型

属性-11

  • setter+getter：从getter方法中可以验证，在第一次访问时，就从没值变成了有值的操作

    属性-12

通过sil，有以下两点说明：

  • 1、lazy修饰的属性，在底层默认是optional，在没有被访问时，默认是nil，在内存中的表现就是0x0。在第一次访问过程中，调用的是属性的getter方法，其内部实现是通过当前enum的分支，来进行一个赋值操作

  • 2、可选类型是16字节吗？可以通过MemoryLayout打印

  • size：实际大小

  • stride：分配大小（主要是由于内存对齐）

print(MemoryLayout<Optional<Int>>.stride)
print(MemoryLayout<Optional<Int>>.size)

//*********** 打印结果 ***********
16
9

为什么实际大小是9？Optional其本质是一个enum，其中Int占8字节，另一个字节主要用于存储case值（这个后续会详细讲解）

4、延迟存储属性并不能保证线程安全

继续分析3中sil文件，主要是查看age的getter方法，如果此时有两个线程：

  • 线程1此时访问age，其age是没有值的，进入bb2流程

  • 然后时间片将CPU分配给了线程2，对于optional来说，依然是none，同样可以走到bb2流程

  • 所以，在此时，线程1会走一遍赋值，线程2也会走一遍赋值，并不能保证属性只初始化了一次

5、延迟存储属性对实例对象大小的影响
下面来继续看下不使用lazy的内存与使用lazy的内存是否有变化？

  • 不使用lazy修饰的情况，类的内存大小是24

属性-13

  • 使用lazy修饰的情况下，类的内存大小是32

    属性-14

从而可以证明，使用lazy和不使用lazy，其实例对象的内存大小是不一样的

类型属性

类型属性，主要有以下几点说明：

  • 1、使用关键字static修饰，且是一个全局变量

  • 2、类型属性必须有一个默认的初始值

  • 3、类型属性只会被初始化一次

1、使用关键字static修饰

class CJLTeacher{
    static var age: Int = 18
}

// **** 使用 ****
var age = CJLTeacher.age

生成SIL文件

  • 查看定义，发现多了一个全局变量，说以，类型属性是一个全局变量

    属性-15

  • 查看入口函数中age的获取

属性-16

  • 查看age的getter方法

属性-17

  • 其中 globalinit_029_12232F587A4C5CD8B1EEDF696793B2FC_func0是全局变量初始化函数

    属性-18

  • builtin "once" ，通过断点调试，发现调用的是swift_once，表示属性只初始化一次

    属性-19

  • 源码中搜索swift_once，其内部是通过GCD的dispatch_once_f 单例实现。从这里可以验证上面的第3点

void swift::swift_once(swift_once_t *predicate, void (*fn)(void *),
                       void *context) {
#if defined(__APPLE__)
  dispatch_once_f(predicate, context, fn);
#elif defined(__CYGWIN__)
  _swift_once_f(predicate, context, fn);
#else
  std::call_once(*predicate, [fn, context]() { fn(context); });
#endif
}

2、类型属性必须有一个默认的初始值

如下图所示，如果没有给默认的初始值，会报错

属性-20

所以对于类型属性来说，一是全局变量，只初始化一次，二是线程安全的

单例的创建

//****** Swift单例 ******
class CJLTeacher{
    //1、使用 static + let 创建声明一个实例对象
    static let shareInstance = CJLTeacher.init()
    //2、给当前init添加private访问权限
    private init(){ }
}
//使用(只能通过单例，不能通过init)
var t = CJLTeacher.shareInstance

//****** OC单例 ******
@implementation CJLTeacher
+ (instancetype)shareInstance{
    static CJLTeacher *shareInstance = nil;
    dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        shareInstance = [[CJLTeacher alloc] init];
    });
    return shareInstance;
}
@end

总结

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  • 存储属性会占用实例变量的内存空间，且

  • 计算属性不会占用内存空间，其本质是set/get方法

  • 属性观察者

  • willset:新值存储之前调用，先通知子类，再通知父类（因为父类中可能需要做一些额外的操作），即子父

  • didSet：新值存储完成后，先告诉父类，再通知子类（父类的操作优先于子类），即父子

  • 类中的init方法赋值不会触发属性观察

  • 属性可以添加在 类定义的存储属性、继承的存储属性、继承的计算属性中

  • 子类调用父类的init方法，会触发观察属性

  • 延迟存储属性

  • 使用lazy修饰存储属性，且必须有一个默认值

  • 只有在第一次被访问时才会被赋值，且是线程不安全的

  • 使用lazy和不使用lazy，会对实例对象的内存大小有影响，主要是因为lazy在底层是optional类型，optional的本质是enum，除了存储属性本身的内存大小，还需要一个字节用于存储case

  • 类型属性

  • 使用static + let创建实例变量

  • init方法的访问权限为private

  • 使用static 修饰，且必须有一个默认初始值

  • 是一个全局变量，只会被初始化一次，是线程安全的

  • 用于创建单例对象：

以上是关于iOS开发-Swift进阶之类对象属性！的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

iOS开发-Swift进阶之反射Mirror & 错误处理！

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如何使用 Swift 使用此代码片段为 iOS 应用程序初始化 SDK？

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