一、前言

在swift中，结构体和类是比较常用的两种结构，他们之间有很多类似点，比如声明属性、方法、扩展等，相关语法可参考：swiftGswift翻译G-类和结构体。结构Swift体和类也有不同点，其本质的区别就是，结构体是值类型，类是引用类型。

一般我们都知道，在C语言中，像变量是什么意思一些基本类型结构如int、char等都是值类型，他们的特点就是在被传递时，会被拷贝，产生一份新的值。而指针类型就是对应的引用类型，一个指针指向了一段内存地址，在传递的时候，新的指针指向的内存地址没有变化，对于新指针指向内存内容的变量类型有哪些修改，通过旧初始化sdk什么意思指针也可以访问到。

今天主要通过汇编代码来验证下，在swift中，结构体和类的区别。

二、内存布局

2.1 结构体

2.1.1 简单例子

首先来看看结构体的内存布局，来看一段代码

struct Point {
    var x: Int
    var y: Int
}
func test() {
    var p1 = Point(x: 2, y: 3)
}

首先猜测，x和y分别各占用8个字节，结构体应该需要占用16个字节。

通过MemoryLayout方swift是什么意思啊法，可以打印出Point结构体占用的实际内存为16个字节，通过汇编代码来确认下（以下仅保留关键部分代码）：

TestSwift`test():
movl   $0x2, %edi ; 函数传参2
movl   $0x3, %esi ; 函数传参3
callq  0x1000034a0 ; 调用初始化方法，传参分别为edi和esi，TestSwift.Point.init(x: Swift.Int, y: Swift.Int)
movq   %rax, -0x10(%rbp) ; 然后结果rax压入栈rbp中
movq   %rdx, -0x8(%rbp) ; 然后结果rax压入栈rbp中
retq

通过x/16xb打印出rbp-0x10的内容如成员变量和静态变量的区别下变量类型有哪些：

0x7ffeefbff430: 0x02 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00
0x7ffeefbff438: 0x03 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00

可以看到，在栈中有16字节保存了0x02和0x03这两个内容，也就是结构体p1的内存布局情况变量与函数（因为是小端模式初始化英文，所以0x02和0x03在最前边）。

2.1.2 复杂例子

再来看一个更复杂的例子，代码如下，总共定义了4个结构体

struct Point {
    var x: Int
    var b1: Bool
    var b2: Bool
    var y: Int
}
struct Point2 {
    var x: Bool
    var y: Bool
}
struct Point3 {
    var x: Int
    var b1: Bool
    var y: Int
    var b2: Bool
}
struct Point4 {
    var x: Int
    var y: Int
    var b1: Bool
    var b2: Bool
}
var p1 = Point(x: 2, b1: true, b2: true, y: 3)
var p2 = Point2(x: true, y: true)
var p3 = Point3(x: 4, b1: true, y: 5, b2: true)
var p4 = Point4(x: 6, y: 7, b1: true, b2: true)

每个结构体的内存占用情况，这里需要空间是实际变量占用的空间，分配空间是实际运行时分配的空变量英语间，取决于内存对齐字节。

--------Point1----------
需要空间：24 字节
分配空间: 24 字节
对齐字节：8 字节
--------Point2----------
需要空间：2 字节
分配空间: 2 字节
对齐字节：1 字节
--------Point3----------
需要空间：25 字节
分配空间: 32 字节
对齐字节：8 字节
--------Point4----------
需要空间：18 字节
分配空间: 24 字节
对齐字节：8 字节

每个Point的内存情况（依然是小端模式）

Point1 分配24个字节
x:     02 00 00 00 00 00 00 00 
b1,b2: 01 01 00 00 00 00 00 00 
y:     03 00 00 00 00 00 00 00
Point2 分配2个字节
b1,b2: 01 01
Point3 分配32个字节
x:  04 00 00 00 00 00 00 00 
b1: 01 00 00 00 00 00 00 00 
y:  05 00 00 00 00 00 00 00 
b2: 01 00 00 00 00 00 00 00
Point4 分配24个字节
x:     06 00 00 00 00 00 00 00 
y:     07 00 00 00 00 00 00 00 
b1,b2: 01 01 00 00 00 00 00 00

总结如下：

结构体中字段的排列顺序不同，会有不同的大小占用
每一个字段的起点，必须是这个字段大小的整数倍，比如Point3中，b1虽然只占用1个字节，但y也是从第17个字节开始，等于说b1实际占用了8个字节，有7个字节浪费了

所以在定义结构指针数学体成员变量和局部变量区别的时候，相同大小的变量可以尽量放到一起，这样可以节省占用的空间。

2.2 类

结构体的内存布局是比较简单的，而且因swift翻译为是值类型，所以会直接存放在栈中，也就是值类型的特点。

我们再看一看类的内存布局情况，代码如下，定义了4个成员变量，初始化方法，以及一个calculate方法。

class Size {
    var width: Int
    var b1: Bool
    var b2: Bool
    var height: Int
    init(width: Int, b1: Bool, b2: Bool, height: Int) {
        self.width = width
        self.b1 = b1
        self.b2 = b2
        self.height = height
    }
    func calculate() -> Int{
        return width + height
    }
}
var s = Size(width: 4, b1: true, b2: true, height: 5)
var result = s.calculate()

汇编代码如下

callq  0x100003230 ; 调用初始化方法TestSwift.Size.__allocating_init(width: Swift.Int, b1: Swift.Bool, b2: Swift.Bool, height: Swift.Int)
movq   %rax, %r13 ; rax是方法返回值，也就是创建的s对象，放到了r13中
movq   %r13, -0x28(%rbp) ; 将返回的指针放入栈中，也就是代码中的s
movq   (%r13), %rax ; r13存储的是s的对象地址，这里是间接寻址，将r13存储地址指向的内存放入rax，也就是s的前8个字节，这里是0x000000010000c2e8
movq   0xd8(%rax), %rax ; 将rax加0xD8的地址对应的内存值给rax，最终结果是0x100003410，对应的就是TestSwift.Size.calculate()函数
callq  *%rax ; 调用rax指向的内存，也就是调用calculate方法
movq   -0x28(%rbp), %rdi
movq   %rax, -0x20(%rbp) ; 返回值在rax中，此时存储的值为9，也就是4+5的结果

在汇编代码中，调用初始化方法后，rax寄存器里存储的是类对象的地址，地址指swift语言向的是堆内存地址，代表实例对象实际占用的空间成员变量是什么意思。这个就是引指针万用表读数图解用类型的特点。

打印一下堆内存的信息如下，s对象实际需要40，变量之间的关系但分配了48个字节，字节对齐是16字节

E8 C2 00 00 01 00 00 00 获取类型信息，查找类实例方法的首地址
03 00 00 00 00 00 00 00 引用计数
04 00 00 00 00 00 00 00 width：4
01 01 9B 80 FF 7F 0F 00 前两位是两个bool，后边的值应该无意义，也不会被用到
05 00 00 00 00 00 00 00 height：5

2.3 修改变量

通过汇编来了解下，在修改结构体或类对象的变量时，具体是如何做的

2.3.1 结构体的修改

首先代码如下

struct Point {
    var x: Int
    var y: Int
}
test()
func test() {
    var p1 = Point(x: 10, y: 20)
    var p2 = p1
    p2.x = 11
    p2.y = 22
}

汇编代码解析

TestSwift`test():
movl   $0xa, %edi ; 将10放到edi
movl   $0x14, %esi ; 将20放到esi
callq  0x100003480 ; 调用init方法 TestSwift.Point.init(x: Swift.Int, y: Swift.Int)
movq   %rax, -0x10(%rbp) ; rax是返回值，内容是0x0a，也就是10，放入栈中即p1.x
movq   %rdx, -0x8(%rbp) ; rdx也是返回值，内容是0x14，也就是20，放入栈中即p1.y
; 此刻p1的内存地址如下，栈地址为0x7FFEEFBFF430，总共占16个字节
; 0A 00 00 00 00 00 00 00 
; 14 00 00 00 00 00 00 00
movq   %rax, -0x20(%rbp) ; 因为有p1和p2，所以栈中还需要再放一次rax和rdx，证明是值引用
movq   %rdx, -0x18(%rbp) 
; 此刻p2的内存地址如下，栈地址为0x7ffeefbff420总共占16个字节
; 0A 00 00 00 00 00 00 00 
; 14 00 00 00 00 00 00 00
; p2的栈地址比p1小16，因为栈的结构特点，所以高地址的应该是更早压入栈的，所以p1在高地址，p2在低地址，也即p2比p1地址小
movq   $0xb, -0x20(%rbp) ; 将11放入rbp-0x20位置，所以rbp-0x20是p2
movq   $0x16, -0x18(%rbp) ; 同理这个是赋值22
retq

总结如下：

结构体的字段是直接放在函数栈中的，对于p2.x和p2.y的修改，就是直接将Swift对应的值11和12放到栈中该结构体字段对应的位置即可。

2.3.2 类的修改

代码如下

class Size {
    var width: Int
    var height: Int
    init(width: Int, height: Int) {
        self.width = width
        self.height = height
    }
}
test()
func test() {
    var s1 = Size(width: 10, height: 20)
    var s2 = s1
    s2.width = 11
    s2.height = 22
}

汇编代码解析

TestSwift`test():
movl   $0xa, %edi ; 将10放入edi，作为函数参数
movl   $0x14, %esi ; 将20放入esi，作为函数参数
callq  0x1000033e0; 调用allocating init申请堆空间 TestSwift.Size.__allocating_init(width: Swift.Int, height: Swift.Int)   
movq   %rax, %r13 ; rax是返回值，值为0x10615d250，代表前边申请的堆地址
; 此时类的内存情况如下，总共32个字节
; A8 C2 00 00 01 00 00 00 获取类型信息，查找类实例方法的首地址
; 03 00 00 00 06 00 00 00 应该是引用计数
; 0A 00 00 00 00 00 00 00 存储的是10
; 14 00 00 00 00 00 00 00 存储的是11
movq   %r13, -0x20(%rbp) ; 对应s2，rbp是局部变量，rbp-0x20存储的是s1的地址，就是0x10615d250
movq   %r13, -0x10(%rbp) ; 对应s1，里边存的地址和s2是一样的，也证明了类是引用类型
movq   %r13, -0x18(%rbp)
movq   (%r13), %rax ; 这里是一个间接寻址，将r13指向内存的第一个8字节赋值给rax，打印结果：rax = 0x10000c2a8  type metadata for TestSwift.Size，也就是类内存的前8个字节，可参考前边内存分布
movq   0x68(%rax), %rax ; rax+0x68，打印结果rax = 0x100003180  TestSwift`TestSwift.Size.width.setter : Swift.Int at <compiler-generated>，看起来就是找到setter方法
movl   $0xb, %edi ; 准备开始将11赋值给width，这一步是将11赋值到edi，作为setter的入参
callq  *%rax ; 调用setter width方法
movq   -0x20(%rbp), %r13 ; 将s1的内存首地址重新给r13
movq   (%r13), %rax
movq   0x80(%rax), %rax ; 不用怀疑，这个就是setter height的方法地址
movl   $0x16, %edi ; 这个是需要赋值给height的22，放到edi中作为函数参数
callq  *%rax ; 调用height方法
retq

总结如下：

类实例对象的堆空间成员变量和局部变量中，前8个字节存储了类的一些相关信息，地址为0x10000c2a8，通过对该地成员变量址的偏移可以找到对应的实例方法，参考movq 0x68(%rax), %rax 这一句
找到实例方法setter后就很简单，指针式万用表调用方法修改参数即可

三、总结

值类型的内容会直接存储在内存中，比如函数的栈中，而引用类型需要成员变量和局部变量区别一个指针中转，在函数栈中指针存储引用对象的指针地址，该指针存储的地址指向的堆内存，才是该对象真实的存储，一般是在堆内存中。通过汇初始化sdk什么意思编也验证和学习了我们修改变量时是如何做的。

四、参考

本文内容指针万用表怎么读数参考了小码哥的Swiswift翻译ft编程从入门到精通，有兴趣的也可以学习下。

Swift结构体和类的本质

一、前言

二、内存布局

2.1 结构体

2.1.1 简单例子

2.1.2 复杂例子

2.2 类

2.3 修改变量

2.3.1 结构体的修改

2.3.2 类的修改

三、总结

四、参考

作者信息

Swift结构体和类的本质

一、前言

二、内存布局

2.1 结构体

2.1.1 简单例子

2.1.2 复杂例子

2.2 类

2.3 修改变量

2.3.1 结构体的修改

2.3.2 类的修改

三、总结

四、参考

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