Swift进阶之内存模型和方法调度

最新推荐文章于 2021-12-30 19:34:38 发布

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#Swift #内存模型 #方法调度 #优化 #进阶

本文深入探讨Swift的内存模型，包括栈和堆的使用、内存对齐的原理和重要性，以及自动引用计数（ARC）的工作机制。此外，文章详细介绍了方法调度的静态和动态调度，分析了Struct、Class、继承、协议和范型在方法调度中的不同行为，为优化Swift代码提供了宝贵见解。

前言

Apple今年推出了Swift3.0，较2.3来说，3.0是一次重大的升级。关于这次更新，在这里都可以找到，最主要的还是提高了Swift的性能，优化了Swift API的设计（命名）规范。

前段时间对之前写的一个项目ImageMaskTransition做了简单迁移，先保证能在3.0下正常运行，只用了不到30分钟。总的来说，这次迁移还是非常轻松的。但是，有一点要注意：3.0的API设计规范较2.3有了质变，建议做迁移的开发者先看下WWDC的Swift API Design Guidelines。后面有时间了，我有可能也会总结下。

内存分配

通过查看Github上Swift的源代码语言分布

可以看到

Swift语言是用C++写的
Swift的核心Library是用Swift自身写的。

对于C++来说，内存区间如下

堆区
栈区
代码区
全局静态区

Swift的内存区间和C++类似。也有存储代码和全局变量的区间，这两种区间比较简单，本文更多专注于以下两个内存区间。

Stack（栈），存储值类型的临时变量，函数调用栈，引用类型的临时变量指针
Heap（堆），存储引用类型的实例

栈

在栈上分配和释放内存的代价是很小的，因为栈是一个简单的数据结构。通过移动栈顶的指针，就可以进行内存的创建和释放。但是，栈上创建的内存是有限的，并且往往在编译期就可以确定的。

举个很简单的例子：当一个递归函数，陷入死循环，那么最后函数调用栈会溢出。

例如，一个没有引用类型Struct的临时变量都是在栈上存储的

struct Point{
    var x:Double // 8 Bytes
    var y:Double // 8 bytes
}
let size = MemoryLayout<Point>.size
print(size) // 16
let point1 = Point(x:5.0,y:5.0)
let instanceSize = MemoryLayout<Point>.size(ofValue: point1)
print(instanceSize) //16

那么，这个内存结构如图

Tips: 图中的每一格都是一个Word大小，在64位处理器上，是8个字节

堆

在堆上可以动态的按需分配内存，每次在堆上分配内存的时候，需要查找堆上能提供相应大小的位置，然后返回对应位置，标记指定位置大小内存被占用。

在堆上能够动态的分配所需大小的内存，但是由于每次要查找，并且要考虑到多线程之间的线程安全问题，所以性能较栈来说低很多。

比如，我们把上文的struct改成class,

class PointClass{
   
   
    var x:Double = 0.0
    var y:Double = 0.0
}
let size2 = MemoryLayout<PointClass>.size
print(size2) //8 
let point2 = Point(x:5.0,y:5.0)
let instanceSize = MemoryLayout<Point>.size(ofValue: point2)
print(instanceSize) //8