Swift中结构体的方法调度&内存分区

Posted 2023-03-14

参考技术A 如下结构体

在 汇编模式 下，可知 结构体 的 函数 调用方式是 静态调用 (直接调用)：

通过在 MachOView 中打开 可执行文件 ：

通过上图可知：在 调用函数 时，不用再去其他地方查找teach的函数地址， 编译链接 完成之后，地址就已经 确定 放在 text 字段里；所以说 结构体 的函数调度方式是 静态 调度，意味着 结构体 是 不 会 存储 其中的 函数 ，执行 效率 非常 高 。

存储的是 符号 位于( String Table )字符串表中的 位置 ， 不 直接存储 符号 。

符号 经过 swift 命令重整（ nm ）变成了符号表中存放的内容。
所以也可以通过以下命令在 终端 拿到 符号表 ：

其中：
path --> 可执行文件 的地址
addr -->指定 函数地址
如下图：

在 Release 模式下，会多生成一个 .dsYM 文件用于 捕获崩溃 、 查找debug 信息，在 线上使用 该文件。 符号表 中 不 再 保留 那些静态链接的函数符号（在字符串表中的位置信息），因为一旦编译完成就能确定地址，这时符号表 精简很多 ，不占用macho文件大小，保留的是那些 不能确定地址的符号 （在字符串表中的位置）。

总结：静态调度的函数一旦 编译完成 就能确定 地址 ，再通过 地址 调用函数，只是在 debug 模式下为了 方便调试 才将该地址的 符号信息 以字符串形式 存储 在 字符串表 中，在字符串表中的 位置信息 又 存储 在 符号表 中，并 不 是通过 符号表 中去查找到函数 地址 再进行调度，要注意 先后顺序 。

首先需了解：
程序的 静态基地址 ：在 Load Commands 中 __TEXT 字段里， VM Address 就是静态基地址。

程序运行 首地址 ：在 lldb 中通过 image list 命令来 查看 首地址。

随机偏移地址 ：在可执行程序随机装载到内存中时的随机地址，就是我们当前这application偏移的地址。可通过 程序运行首地址 - 程序的静态基地址 得到。

最终： 静态函数的地址 = 符号表中函数地址 + 随机偏移地址

通过上图可知：
偏移地址 = 程序运行首地址 - 程序的静态基地址即 0x5a47000

计算一下：静态函数的地址 = 符号表中函数地址 + 随机偏移地址 即
0x105a48db0 = 0x100001DB0 + 0x5a47000

这张表的本质其实就类似我们理解的 数组 ，声明在 class 内部的方法在 不 加任何 关键字 修饰的过程中， 连续 存放在我们当前的 地址空间 中。

首先了解 ARM64 下的几个 汇编指令 ：

通过以下例子在汇编模式下：

可以看出上面的函数都是按 顺序 放在 函数表 中。

接下来通过 SIL 中查源码断点来看一下：

可看出 V-Table 就是一个 数组 结构。

如果更改方法声明的 位置 ，将方法放在 extension 中声明：

汇编模式下可看出：如果方法声明放在 extension 中，则是直接 地址调用 。为什么呢？举个例子：在Swift中，一个类有 子类 ，有 extension ，extension可以写在任意Swift文件中，如果 子类 所在文件优 先 于 extension 所在文件 加载 ，子类的函数表会首先 继承 父类的函数表，其次是自己的函数列表，当加载到extension时发现有函数，这时子类中没有指针记录哪些是父类方法哪些是自己的方法，就没法将extension中的方法按 顺序 的插入自己的 函数表 中。

扩展：OC中分类方法的调用

汇编模式下直接 地址调用 ：

SIL 的 V-Table 中也没有加入 final 修饰的 teach 函数：

OC-Swift 桥接演示：
在 OC 项目中新建 Swift 文件并选择 Create Bridging Header ，Swift中：

要在 OC 中使用 Swift 文件，就需要导入 头文件 ，头文件查看方式如下：

如果 YYTeacher 不继承 NSObject ，该头文件中则没有与 YYTeacher 相关的类信息，就不能访问到 YYTeacher 这个类。
继承 NSObject 后头文件中才有下列信息：

接下来在 OC 文件中：

在 OC 中，只能访问到有 @objc 修饰的 teach 函数，而没有 @objc 修饰的 teach1 则不能被访问到。

这时调用 t.teach() 打印的则是 teach1 ， @_dynamicReplacement(for:teach) 在 extension 中将 teach() 动态替换成 teach1() 。

内存分区 模型如下图：

上面例子中的 age 就存放在 栈 内存中。

上面例子中的 t里面存放的地址 就是在 堆区 地址。

在上面例子中，

注意： SEGMENT 和 SECTION 是 Macho 文件对 格式 的划分，而内存分区是人为对 内存布局 的分区，所以对于上面例子中 a 存放在 全局区 和在 Macho 文件中存放 __DATA.__data 里面互不冲突。

从上面图片中可以看出， 全局已初始化变量 a和age2的地址比较 接近 ，而且比 全局未初始化变量 的地址 低 ，可以更详细的对全局区进行分区：

如果例子中加入 全局已初始化静态常量

因为 age3 是 静态不可修改 的，macho文件直接 不 会记录 age3 的 符号 信息， 赋值 过程中对于编译器来说 age3 这个 符号 根本 不存在 ，就是一个值 30 ，这里的 int b = age3 就相当于 int b = 30 。

对于Swift来说， let age = 10
这种情况下，因为age是不可变的，所以不允许通过 po withUnsafePointer(to: &age)print($0) 这种方式来获取age的地址。

可以通过以下方式在 汇编模式 下来获取 age 的地址为 0x100008028 ：

可知 age 的符号信息在 macho 文件中存放在 __DATA.__common 里面.
综上可知：和 C/OC 相比， Swift 对于 全局 变量在 Macho 文件中的 划分规则 是 不一样 的.