Swift 進(jìn)階之路 文章匯總

本文主要分析protocol的用法及底層存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

協(xié)議的基本用法

• 【語(yǔ)法格式】：協(xié)議的語(yǔ)法格式

//協(xié)議的語(yǔ)法格式
protocol MyProtocol {
    //body
}

• class矫膨、struct粤铭、enum都可以遵守協(xié)議，如果需要遵守多個(gè)協(xié)議痪署，可以使用逗號(hào)分隔

//1-2、class啼辣、struct、enum都可以遵守協(xié)議，如果需要遵守多個(gè)協(xié)議丽惭，可以使用逗號(hào)分隔
struct CJLTeacher: Protocol1, Protocol2 {
    //body
}

• 如果class中有superClass叫潦，一般是放在遵守的協(xié)議之前

//1-3、如果class中有superClass祝懂，一般是放在遵守的協(xié)議之前
struct CJLTeacher: NSObject, Protocol1, Protocol2 {
    //body
}

協(xié)議中添加屬性

• 協(xié)議中可以添加屬性票摇，但是需要注意一下幾點(diǎn)：
  • 1、協(xié)議同時(shí)要求一個(gè)屬性必須明確是可讀的/可讀可寫的
    
  • 屬性要求定義為變量屬性,即使用var而不是let
    

protocol CJLTest {
    var age: Int {get set}
}

協(xié)議中定義方法

• 在協(xié)議中定義方法砚蓬，只需要定義當(dāng)前方法的名稱矢门、參數(shù)列表和返回值
  • 在具體的類中遵守協(xié)議，并實(shí)現(xiàn)協(xié)議中的方法

protocol MyProtocol {
    func doSomething()
    static func teach()
}
class CJLTeacher: MyProtocol{
    func doSomething() {
        print("CJLTeacher doSomething")
    }
    
    static func teach() {
        print("teach")
    }
}
var t = CJLTeacher()
t.doSomething()
CJLTeacher.teach()

• 協(xié)議中也可以定義初始化方法灰蛙，當(dāng)實(shí)現(xiàn)初始化器時(shí)祟剔，必須使用required關(guān)鍵字

protocol MyProtocol {
    init(age: Int)
}
class CJLTeacher: MyProtocol{
    var age: Int
    required init(age: Int) {
        self.age = age
    }
}

• 如果一個(gè)協(xié)議只能被類實(shí)現(xiàn)，需要協(xié)議繼承自AnyObject摩梧。如果此時(shí)結(jié)構(gòu)體遵守該協(xié)議峡扩，會(huì)報(bào)錯(cuò)
  

協(xié)議進(jìn)階 - 將協(xié)議作為類型

協(xié)議除了上述的基本用法，還有以下幾種用法：

• 1障本、作為函數(shù)教届、方法或者初始化程序中的參數(shù)類型或者返回值

• 2、作為常量驾霜、變量或?qū)傩缘念愋?/code>

• 3案训、作為數(shù)組、字典或者其他容器中項(xiàng)目的類型

class Shape{
    var area: Double{
        get{
            return 0
        }
    }
}
class Circle: Shape{
    var radius: Double
   
    init(_ radius: Double) {
        self.radius = radius
    }
    
    override var area: Double{
        get{
            return radius * radius * 3.14
        }
    }
}
class Rectangle: Shape{
    var width, height: Double
    init(_ width: Double, _ height: Double) {
        self.width = width
        self.height = height
    }
    
    override var area: Double{
        get{
            return width * height
        }
    }
}

var circle: Shape = Circle.init(10.0)
var rectangle: Shape = Rectangle.init(10.0, 20.0)

var shapes: [Shape] = [circle, rectangle]
for shape in shapes{
    print(shape.area)
}

<!--打印結(jié)果-->
314.0
200.0

//2-2、通過(guò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)：area必須有一個(gè)默認(rèn)實(shí)現(xiàn)
protocol Shape {
    var area: Double {get}
}
class Circle: Shape{
    var radius: Double

    init(_ radius: Double) {
        self.radius = radius
    }

    var area: Double{
        get{
            return radius * radius * 3.14
        }
    }
}
class Rectangle: Shape{
    var width, height: Double
    init(_ width: Double, _ height: Double) {
        self.width = width
        self.height = height
    }

    var area: Double{
        get{
            return width * height
        }
    }
}

var circle: Shape = Circle.init(10.0)
var rectangle: Shape = Rectangle.init(10.0, 20.0)

var shapes: [Shape] = [circle, rectangle]
for shape in shapes{
    print(shape.area)
}

<!--打印結(jié)果-->
314.0
200.0

protocol Shape {
}
extension Shape{
    var area: Double {
        get{return 0}
    }
}
class Circle: Shape{
    var radius: Double

    init(_ radius: Double) {
        self.radius = radius
    }

    var area: Double{
        get{
            return radius * radius * 3.14
        }
    }
}
class Rectangle: Shape{
    var width, height: Double
    init(_ width: Double, _ height: Double) {
        self.width = width
        self.height = height
    }

    var area: Double{
        get{
            return width * height
        }
    }
}

var circle: Shape = Circle.init(10.0)
print(circle.area)

<!--打印結(jié)果-->
0.0

打印0.0的原因是因?yàn)?code>在Extension中聲明的方法是靜態(tài)調(diào)用随闺，即在編譯鏈接后當(dāng)前底阿媽的地址就已經(jīng)確定了，我們是無(wú)法重寫的蔓腐。這個(gè)可以通過(guò)SIL代碼來(lái)驗(yàn)證

協(xié)議示例代碼分析

下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的代碼來(lái)分析SIL

• 【示例1】：下面代碼的打印結(jié)果是什么矩乐？

protocol MyProtocol {
    func teach()
}
extension MyProtocol{
    func teach(){ print("MyProtocol") }
}
class MyClass: MyProtocol{
    func teach(){ print("MyClass") }
}
let object: MyProtocol = MyClass()
object.teach()
let object1: MyClass = MyClass()
object1.teach()

<!--打印結(jié)果-->
MyClass
MyClass

打印一樣的原因是因?yàn)樵?code>MyProtocol協(xié)議中有teach方法的聲明

• 查看SIL中兩種方式的調(diào)用有什么不同？

  • 定義為MyProtocol類型的對(duì)象object回论，方法teach的調(diào)用在底層是通過(guò)witness_method調(diào)用散罕，即通過(guò)PWT（協(xié)議目錄表）獲取對(duì)應(yīng)的函數(shù)地址，其內(nèi)部也是通過(guò)類的函數(shù)表查找進(jìn)行調(diào)用

  • 定義為MyClass類型的對(duì)象object1透葛，方法teach的調(diào)用在底層是通過(guò)類的函數(shù)表來(lái)查找函數(shù)，主要是基于類的實(shí)際類型
    

    
    其中卿樱，協(xié)議目錄表和函數(shù)表如下所示
    
    查看協(xié)議中teach方法具體實(shí)現(xiàn)的SIL代碼僚害，在內(nèi)部調(diào)用的是MyClass類的函數(shù)表中的teach方法
    

• 【示例2】：如果去掉MyProtocol協(xié)議中teach方法的聲明，打印結(jié)果是什么繁调？

//如果去掉協(xié)議中的聲明呢萨蚕？打印結(jié)果是什么
protocol MyProtocol {
}
extension MyProtocol{
    func teach(){ print("MyProtocol") }
}
class MyClass: MyProtocol{
    func teach(){ print("MyClass") }
}
let object: MyProtocol = MyClass()
object.teach()

let object1: MyClass = MyClass()
object1.teach()

<!--打印結(jié)果-->
MyProtocol
MyClass

打印不一致的根本原因是MyProtocol協(xié)議擴(kuò)展中實(shí)現(xiàn)的teach方法不能被類重寫，相當(dāng)于這是兩個(gè)方法蹄胰，并不是同一個(gè)

• 查看底層的SIL代碼
  • 第一個(gè)打印MyProtocol岳遥，是因?yàn)檎{(diào)用的是協(xié)議擴(kuò)展中的teach方法，這個(gè)方法的地址是在編譯時(shí)期就已經(jīng)確定的裕寨，即通過(guò)靜態(tài)函數(shù)地址調(diào)度
  • 第二個(gè)打印MyClass浩蓉，同上個(gè)例子一樣，是類的函數(shù)表調(diào)用
    
    查看SIL中的witness_table宾袜，其中已經(jīng)沒(méi)有teach方法
    
  • 聲明在Protocol中的方法捻艳，在底層會(huì)存儲(chǔ)在PWT，PWT中的方法也是通過(guò)class_method庆猫，去類的V-Table中找到對(duì)應(yīng)的方法的調(diào)度认轨。
  • 如果沒(méi)有聲明在Protocol中的函數(shù)，只是通過(guò)Extension提供了一個(gè)默認(rèn)實(shí)現(xiàn)月培，其函數(shù)地址在編譯過(guò)程中就已經(jīng)確定了嘁字，對(duì)于遵守協(xié)議的類來(lái)說(shuō)恩急，這種方法是無(wú)法重寫的

協(xié)議的PWT存儲(chǔ)位置

我們?cè)诜治龊瘮?shù)調(diào)度時(shí)，已經(jīng)知道了V-Table是存儲(chǔ)在metadata中的纪蜒，那么協(xié)議的PWT存儲(chǔ)在哪里呢衷恭？

• 下面代碼的打印結(jié)果是什么？

protocol Shape {
    var area: Double {get}
}
class Circle: Shape{
    var radius: Double

    init(_ radius: Double) {
        self.radius = radius
    }

    var area: Double{
        get{
            return radius * radius * 3.14
        }
    }
}

var circle: Shape = Circle(10.0)
print(MemoryLayout.size(ofValue: circle))
print(MemoryLayout.stride(ofValue: circle))

var circle1: Circle = Circle(10.0)
print(MemoryLayout.size(ofValue: circle1))
print(MemoryLayout.stride(ofValue: circle1))

<!--打印結(jié)果-->
40
40

8
8

• 首先通過(guò)lldb調(diào)試如下
  

• 查看對(duì)應(yīng)的SIL代碼霍掺，比往常的代碼多了一步init_existential_addr匾荆，可以理解為：使用了包含Circle的existential container來(lái)初始化circle引用的內(nèi)存。通俗來(lái)說(shuō)就是將circle包裝了存入existential container初始化的內(nèi)存
  

  
  其中杆烁，SIL官方文檔對(duì)init_existential_addr的解釋如下
  
  其中的existential container是編譯器生成的一種特殊的數(shù)據(jù)類型牙丽，也用于管理遵守了相同協(xié)議的協(xié)議類型。因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)類型的內(nèi)存空間尺寸不同兔魂，使用existential container進(jìn)行管理可以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)一致性

• 通過(guò)IR代碼烤芦，分析如下

define i32 @main(i32 %0, i8** %1) #0 {
entry:
  %2 = bitcast i8** %1 to i8*
  
  ; s4main6CircleCMa 等價(jià)于 type metadata accessor for main.Circle
  %3 = call swiftcc %swift.metadata_response @"$s4main6CircleCMa"(i64 0) #7
  %4 = extractvalue %swift.metadata_response %3, 0
  
  ; s4main6CircleCyACSdcfC 等價(jià)于 main.Circle.__allocating_init(Swift.Double) -> main.Circle
  %5 = call swiftcc %T4main6CircleC* @"$s4main6CircleCyACSdcfC"(double 1.000000e+01, %swift.type* swiftself %4)
  
  ; 往一個(gè)內(nèi)存中存儲(chǔ)
  ; i32 0, i32 1 結(jié)構(gòu)體不偏移，并選擇第二個(gè)字段析校，相當(dāng)于將metadata放入 T4main5ShapeP結(jié)構(gòu)體的%swift.type*中 ==> type { [24 x i8], metadata, i8** }
  store %swift.type* %4, %swift.type** getelementptr inbounds (%T4main5ShapeP, %T4main5ShapeP* @"$s4main6circleAA5Shape_pvp", i32 0, i32 1), align 8
 
  ; s4main6CircleCAA5ShapeAAWP 等價(jià)于 protocol witness table for main.Circle : main.Shape in main 協(xié)議目錄表构罗，將其放入了 T4main5ShapeP 結(jié)構(gòu)體的i8**中 ==> type { [24 x i8], metadata, PWT }
  store i8** getelementptr inbounds ([2 x i8*], [2 x i8*]* @"$s4main6CircleCAA5ShapeAAWP", i32 0, i32 0), i8*** getelementptr inbounds (%T4main5ShapeP, %T4main5ShapeP* @"$s4main6circleAA5Shape_pvp", i32 0, i32 2), align 8
  
  ; s4main6circleAA5Shape_pvp 等價(jià)于 main.circle : main.Shape， 將%5放入了 %T4main6CircleC** 中智玻，即 type <{ %swift.refcounted, %TSd }>遂唧，相當(dāng)于將HeapObject放入T4main6CircleC中 ==> type { HeapObject, metadata, PWT }
  ; 將 %T4main6CircleC* %5 實(shí)例對(duì)象地址 放入了 %T4main6CircleC** 二級(jí)指針里，也就意味著實(shí)例對(duì)象占用8字節(jié)吊奢，所以放入結(jié)構(gòu)體中就是占用8字節(jié)的大小
  store %T4main6CircleC* %5, %T4main6CircleC** bitcast (%T4main5ShapeP* @"$s4main6circleAA5Shape_pvp" to %T4main6CircleC**), align 8
  
  .....

仿寫結(jié)構(gòu)

然后通過(guò)上述的分析盖彭，仿寫整個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

<!--1、仿寫整個(gè)結(jié)構(gòu)-->
struct HeapObject {
    var type: UnsafeRawPointer
    var refCount1: UInt32
    var refCount2: UInt32
}
// %T4main5ShapeP = type { [24 x i8], %swift.type*, i8** }
struct protocolData {
    //24 * i8 ：因?yàn)槭?字節(jié)讀取页滚，所以寫成3個(gè)指針
    var value1: UnsafeRawPointer
    var value2: UnsafeRawPointer
    var value3: UnsafeRawPointer
    //type 存放metadata召边，目的是為了找到Value Witness Table 值目錄表
    var type: UnsafeRawPointer
    // i8* 存放pwt
    var pwt: UnsafeRawPointer
}
<!--2、定義協(xié)議+類-->
protocol Shape {
    var area: Double {get}
}
class Circle: Shape{
    var radius: Double

    init(_ radius: Double) {
        self.radius = radius
    }

    var area: Double{
        get{
            return radius * radius * 3.14
        }
    }
}
//對(duì)象類型為協(xié)議
var circle: Shape = Circle(10.0)

<!--3裹驰、將circle強(qiáng)轉(zhuǎn)為protocolData結(jié)構(gòu)體-->
withUnsafePointer(to: &circle) { ptr in
    ptr.withMemoryRebound(to: protocolData.self, capacity: 1) { pointer in
        print(pointer.pointee)
    }
}

<!--4隧熙、打印結(jié)果-->
protocolData(value1: 0x0000000100550100, value2: 0x0000000000000000, value3: 0x0000000000000000, type: 0x0000000100008180, pwt: 0x0000000100004028)

lldb調(diào)試如下，其中value1是HeapObject幻林，type是metadata

如果將class改成 struct呢贞盯？

• 如果其中的類改成Struct呢？如下所示

protocol Shape {
    var area: Double {get}
}
struct Rectangle: Shape{
    var width, height: Double
    init(_ width: Double, _ height: Double) {
        self.width = width
        self.height = height
    }

    var area: Double{
        get{
            return width * height
        }
    }
}
//對(duì)象類型為協(xié)議
var rectangle: Shape = Rectangle(10.0, 20.0)

struct HeapObject {
    var type: UnsafeRawPointer
    var refCount1: UInt32
    var refCount2: UInt32
}
// %T4main5ShapeP = type { [24 x i8], %swift.type*, i8** }
struct protocolData {
    //24 * i8 ：因?yàn)槭?字節(jié)讀取沪饺，所以寫成3個(gè)指針
    var value1: UnsafeRawPointer
    var value2: UnsafeRawPointer
    var value3: UnsafeRawPointer
    //type 存放metadata邻悬，目的是為了找到Value Witness Table 值目錄表
    var type: UnsafeRawPointer
    // i8* 存放pwt
    var pwt: UnsafeRawPointer
}

//將circle強(qiáng)轉(zhuǎn)為protocolData結(jié)構(gòu)體
withUnsafePointer(to: &rectangle) { ptr in
    ptr.withMemoryRebound(to: protocolData.self, capacity: 1) { pointer in
        print(pointer.pointee)
    }
}

<!--打印結(jié)果-->
protocolData(value1: 0x4024000000000000, value2: 0x4034000000000000, value3: 0x0000000000000000, type: 0x0000000100004098, pwt: 0x0000000100004028)

針對(duì)打印結(jié)果的lldb調(diào)試如下，value1存儲(chǔ)10随闽，value2存儲(chǔ)20

• 查看其IR代碼

define i32 @main(i32 %0, i8** %1) #0 {
entry:
  %2 = bitcast i8** %1 to i8*
  ; 占用16字節(jié)
  %3 = call swiftcc { double, double } @"$s4main9RectangleVyACSd_SdtcfC"(double 1.000000e+01, double 2.000000e+01)
  %4 = extractvalue { double, double } %3, 0
  %5 = extractvalue { double, double } %3, 1
  ; 指針類型是 <{ i8**, i64, <{ i32, i32, i32, i32, i32, i32, i32 }>* 
  ; 第一個(gè)索引：i32 0 表示需要跨越全局變量 父丰，其實(shí)就是 <{ i8**, i64, <{ i32, i32, i32, i32, i32, i32, i32 }>的首地址
  ; 第二個(gè)索引：i32 1 選擇結(jié)構(gòu)體的第二個(gè)字段
;   存儲(chǔ)到結(jié)構(gòu)體的type，即metadata
  store %swift.type* bitcast (i64* getelementptr inbounds (<{ i8**, i64, <{ i32, i32, i32, i32, i32, i32, i32 }>*, i32, i32 }>, <{ i8**, i64, <{ i32, i32, i32, i32, i32, i32, i32 }>*, i32, i32 }>* @"$s4main9RectangleVMf", i32 0, i32 1) to %swift.type*), %swift.type** getelementptr inbounds (%T4main5ShapeP, %T4main5ShapeP* @"$s4main9rectangleAA5Shape_pvp", i32 0, i32 1), align 8
;   使用 s4main9RectangleVAA5ShapeAAWP 結(jié)構(gòu)體來(lái)存儲(chǔ)
  store i8** getelementptr inbounds ([2 x i8*], [2 x i8*]* @"$s4main9RectangleVAA5ShapeAAWP", i32 0, i32 0), i8*** getelementptr inbounds (%T4main5ShapeP, %T4main5ShapeP* @"$s4main9rectangleAA5Shape_pvp", i32 0, i32 2), align 8
;   將double值放入內(nèi)存中，有偏移蛾扇，%4 攘烛、%5分別的偏移是0、1镀首，是針對(duì) T4main5ShapeP 結(jié)構(gòu)體的偏移
  store double %4, double* getelementptr inbounds (%T4main9RectangleV, %T4main9RectangleV* bitcast (%T4main5ShapeP* @"$s4main9rectangleAA5Shape_pvp" to %T4main9RectangleV*), i32 0, i32 0, i32 0), align 8
  store double %5, double* getelementptr inbounds (%T4main9RectangleV, %T4main9RectangleV* bitcast (%T4main5ShapeP* @"$s4main9rectangleAA5Shape_pvp" to %T4main9RectangleV*), i32 0, i32 1, i32 0), align 8
  ......

如果struct中有3個(gè)屬性呢坟漱？

• 如果struct的結(jié)構(gòu)體屬性是3個(gè)呢

struct Rectangle: Shape{
    var width, height: Double
    var width1 = 30.0
    init(_ width: Double, _ height: Double) {
        self.width = width
        self.height = height
    }

    var area: Double{
        get{
            return width * height
        }
    }
}

<!--打印結(jié)果-->
protocolData(value1: 0x4024000000000000, value2: 0x4034000000000000, value3: 0x403e000000000000, type: 0x0000000100004098, pwt: 0x0000000100004028)

從結(jié)果中可以看出，是存儲(chǔ)在value3

如果struct中有4個(gè)屬性呢更哄？

struct Rectangle: Shape{
    var width, height: Double
    var width1 = 30.0
    var height1 = 40.0
    init(_ width: Double, _ height: Double) {
        self.width = width
        self.height = height
    }

    var area: Double{
        get{
            return width * height
        }
    }
}

<!--打印結(jié)果-->
protocolData(value1: 0x0000000100546a50, value2: 0x0000000000000000, value3: 0x0000000000000000, type: 0x00000001000040c0, pwt: 0x0000000100004050)

其中value1是一個(gè)堆區(qū)地址芋齿，堆區(qū)地址中存儲(chǔ)了4個(gè)屬性的值

協(xié)議底層存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)總結(jié)
所以針對(duì)協(xié)議，其底層的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖所示：

• 1成翩、前24個(gè)字節(jié)觅捆，主要用于存儲(chǔ)遵循了協(xié)議的class/struct的屬性值，如果24字節(jié)不夠存儲(chǔ)麻敌，會(huì)在堆區(qū)開辟一個(gè)內(nèi)存空間用于存儲(chǔ)栅炒，24字節(jié)中的前8個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)堆區(qū)地址（如果超出24，是直接分配堆區(qū)空間术羔，然后存儲(chǔ)值赢赊，并不是先存儲(chǔ)值，然后發(fā)現(xiàn)不夠再分配堆區(qū)空間）

• 2级历、后16個(gè)字節(jié)分別用于存儲(chǔ) vwt（值目錄表）释移、pwt（協(xié)議目錄表）

繼續(xù)分析

回到下面這個(gè)例子中，其中for-in循環(huán)能區(qū)分不同的area的原因主要是因?yàn)?protocol的pwt寥殖，pwt其內(nèi)部也是通過(guò)class_method查找玩讳，同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中存儲(chǔ)了metadata，所以可以根據(jù)metadata找到對(duì)應(yīng)的v-table扛禽，從而完成方法的調(diào)用

//2-7锋边、回到2-2的例子中
protocol Shape {
    var area: Double {get}
}
class Circle: Shape{
    var radius: Double

    init(_ radius: Double) {
        self.radius = radius
    }

    var area: Double{
        get{
            return radius * radius * 3.14
        }
    }
}
class Rectangle: Shape{
    var width, height: Double
    init(_ width: Double, _ height: Double) {
        self.width = width
        self.height = height
    }

    var area: Double{
        get{
            return width * height
        }
    }
}

var circle: Shape = Circle.init(10.0)
var rectangle: Shape = Rectangle.init(10.0, 20.0)
//所謂的多態(tài)：根據(jù)具體的類來(lái)決定調(diào)度的方法
var shapes: [Shape] = [circle, rectangle]
//這里能區(qū)分不同area的原因是因?yàn)?在protocol中存放了pwt（協(xié)議目錄表）皱坛，可以根據(jù)這個(gè)表來(lái)正確調(diào)用對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方法（pwt中也是通過(guò)class_method查找编曼，同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中也記錄了metadata，在pwt中通過(guò)metadata查找V-Table剩辟，從而完成當(dāng)前方法的調(diào)用）
for shape in shapes{
    print(shape.area)
}

• 繼續(xù)回到struct的例子掐场，將其賦值給另一個(gè)變量，其內(nèi)存存放的是否是一樣的贩猎？

protocol Shape {
    var area: Double {get}
}
struct Rectangle: Shape{
    var width, height: Double
    var width1 = 30.0
    var height1 = 40.0
    init(_ width: Double, _ height: Double) {
        self.width = width
        self.height = height
    }

    var area: Double{
        get{
            return width * height
        }
    }
}
//對(duì)象類型為協(xié)議
var rectangle: Shape = Rectangle(10.0, 20.0)
//將其賦值給另一個(gè)協(xié)議變量
var rectangle1: Shape  = rectangle

<!--查看其內(nèi)存地址-->
struct HeapObject {
    var type: UnsafeRawPointer
    var refCount1: UInt32
    var refCount2: UInt32
}
// %T4main5ShapeP = type { [24 x i8], %swift.type*, i8** }
struct protocolData {
    //24 * i8 ：因?yàn)槭?字節(jié)讀取熊户，所以寫成3個(gè)指針
    var value1: UnsafeRawPointer
    var value2: UnsafeRawPointer
    var value3: UnsafeRawPointer
    //type 存放metadata，目的是為了找到Value Witness Table 值目錄表
    var type: UnsafeRawPointer
    // i8* 存放pwt
    var pwt: UnsafeRawPointer
}
//將circle強(qiáng)轉(zhuǎn)為protocolData結(jié)構(gòu)體
withUnsafePointer(to: &rectangle) { ptr in
    ptr.withMemoryRebound(to: protocolData.self, capacity: 1) { pointer in
        print(pointer.pointee)
    }
}

打印結(jié)果如下吭服，兩個(gè)協(xié)議變量內(nèi)存存放的東西是一樣的

• 如果修改rectangle1的width屬性的值（需要將width屬性聲明到protocol）嚷堡，修改后的代碼如下

protocol Shape {
    var width: Double {get set}
    var area: Double {get}
}
struct Rectangle: Shape{
    var width: Double
//    var width, height: Double
    var height: Double
    init(_ width: Double, _ height: Double) {
        self.width = width
        self.height = height
    }

    var area: Double{
        get{
            return width * height
        }
    }
}
//對(duì)象類型為協(xié)議
var rectangle: Shape = Rectangle(10.0, 20.0)
//將其賦值給另一個(gè)協(xié)議變量
var rectangle1: Shape  = rectangle

//查看其內(nèi)存結(jié)構(gòu)體
struct HeapObject {
    var type: UnsafeRawPointer
    var refCount1: UInt32
    var refCount2: UInt32
}
// %T4main5ShapeP = type { [24 x i8], %swift.type*, i8** }
struct protocolData {
    //24 * i8 ：因?yàn)槭?字節(jié)讀取，所以寫成3個(gè)指針
    var value1: UnsafeRawPointer
    var value2: UnsafeRawPointer
    var value3: UnsafeRawPointer
    //type 存放metadata，目的是為了找到Value Witness Table 值目錄表
    var type: UnsafeRawPointer
    // i8* 存放pwt
    var pwt: UnsafeRawPointer
}
//將circle強(qiáng)轉(zhuǎn)為protocolData結(jié)構(gòu)體
withUnsafePointer(to: &rectangle) { ptr in
    ptr.withMemoryRebound(to: protocolData.self, capacity: 1) { pointer in
        print(pointer.pointee)
    }
}
withUnsafePointer(to: &rectangle1) { ptr in
    ptr.withMemoryRebound(to: protocolData.self, capacity: 1) { pointer in
        print(pointer.pointee)
    }
}

rectangle1.width = 50.0

通過(guò)lldb調(diào)試發(fā)現(xiàn)蝌戒，在rectangle1變量修改width之后串塑，其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的堆區(qū)地址發(fā)生了變化。這就是所謂的寫時(shí)復(fù)制【當(dāng)復(fù)制時(shí)北苟，并沒(méi)有值的修改桩匪，所以兩個(gè)變量指向同一個(gè)堆區(qū)內(nèi)存，當(dāng)?shù)诙€(gè)變量修改了屬性值時(shí)友鼻，會(huì)將原本堆區(qū)內(nèi)存的值拷貝到一個(gè)新的堆區(qū)內(nèi)存傻昙，并進(jìn)行值的修改】

疑問(wèn)1：如果將struct修改為class，是否也是寫時(shí)復(fù)制彩扔？

如果上述例子中妆档，遵循協(xié)議的是類（即struct 改成 class），是否也是寫時(shí)復(fù)制呢借杰？

class Rectangle: Shape{
    var width: Double
//    var width, height: Double
    var height: Double
    init(_ width: Double, _ height: Double) {
        self.width = width
        self.height = height
    }

    var area: Double{
        get{
            return width * height
        }
    }
}

lldb調(diào)試結(jié)果如下过吻，屬性值修改前后，堆區(qū)地址并沒(méi)有變化蔗衡，符合對(duì)值類型和引用類型的理解

• 值類型 在 傳遞過(guò)程中 并不共享狀態(tài)

• 引用類型 在 傳遞過(guò)程中 共享狀態(tài)
  

問(wèn)題：如果超過(guò)24字節(jié)纤虽，是先存儲(chǔ)到value1后發(fā)現(xiàn)不夠再分配堆區(qū)，還是直接分配绞惦？

如下所示逼纸，struct中定義4個(gè)屬性

protocol Shape {
    var area: Double {get}
}
class Rectangle: Shape{
    var width: Double
    var height: Double
    var width1: Double
    var height1: Double
    init(_ width: Double, _ height: Double, _ width1: Double, _ height1: Double) {
        self.width = width
        self.height = height
        self.width1 = width1
        self.height1 = height1
    }

    var area: Double{
        get{
            return width * height
        }
    }
}
var rectangle: Shape = Rectangle(10.0, 20.0)

• 查看其IR代碼，從代碼中可以看出济蝉，是先分配堆區(qū)空間杰刽，再將屬性值存儲(chǔ)到堆區(qū)空間中
  

疑問(wèn)3：如果是存儲(chǔ)的值類型是String呢？

如下所示王滤，存儲(chǔ)的值類型是String類型贺嫂，查看其底層存儲(chǔ)情況

protocol Shape {
    var area: Double {get}
}
struct Rectangle: Shape{
    var height: String
    init(_ height: String) {
        self.height = height
    }

    var area: Double{
        get{
            return 0
        }
    }
}
var rectangle: Shape = Rectangle("CJL")

//查看其內(nèi)存結(jié)構(gòu)體
struct HeapObject {
    var type: UnsafeRawPointer
    var refCount1: UInt32
    var refCount2: UInt32
}
// %T4main5ShapeP = type { [24 x i8], %swift.type*, i8** }
struct protocolData {
    //24 * i8 ：因?yàn)槭?字節(jié)讀取，所以寫成3個(gè)指針
    var value1: UnsafeRawPointer
    var value2: UnsafeRawPointer
    var value3: UnsafeRawPointer
    //type 存放metadata雁乡，目的是為了找到Value Witness Table 值目錄表
    var type: UnsafeRawPointer
    // i8* 存放pwt
    var pwt: UnsafeRawPointer
}
//將circle強(qiáng)轉(zhuǎn)為protocolData結(jié)構(gòu)體
withUnsafePointer(to: &rectangle) { ptr in
    ptr.withMemoryRebound(to: protocolData.self, capacity: 1) { pointer in
        print(pointer.pointee)
    }
}

• 查看其IR代碼

  
  
• lldb調(diào)試如下第喳，底層也是通過(guò)value存儲(chǔ)
  

總結(jié)

協(xié)議在底層的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)體如下：

• 前面的24字節(jié)，官方稱為Value Buffer踱稍，用來(lái)存儲(chǔ)當(dāng)前的值

• 如果超過(guò)Value Buffer最大容量（24字節(jié)）

  • 值類型 采用 copy-write曲饱，即拷貝時(shí)拷貝content整體，當(dāng)修改值時(shí)珠月，會(huì)先檢查引用計(jì)數(shù)扩淀，如果引用計(jì)數(shù)大于1，會(huì)開辟新的堆的內(nèi)存空間啤挎，然后將修改的值放入新的空間中驻谆，其目的是為了提高內(nèi)存的利用率，降低堆區(qū)的內(nèi)存消耗，從而實(shí)現(xiàn)性能的提升

  • 引用類型 則是使用同一個(gè)堆區(qū)地址胜臊，因?yàn)槠淇截愖兞颗c原變量是共享狀態(tài)

總結(jié)

• class氛谜、struct、enum都可以遵守協(xié)議区端，有以下幾點(diǎn)說(shuō)明：

  • 1值漫、多個(gè)協(xié)議之間需要使用逗號(hào)分隔

  • 2、如果class中有superClass织盼，一般放在協(xié)議之前

• 協(xié)議中可以添加屬性杨何，有以下兩點(diǎn)說(shuō)明：

  • 1、屬性必須明確是 可讀（get）/可讀可寫（get + set）的

  • 2沥邻、屬性使用var修飾

• 協(xié)議中可以定義方法危虱，只需要定義當(dāng)前方法的名稱+參數(shù)列表+返回值，其具體實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)協(xié)議的extension實(shí)現(xiàn)唐全，或者在遵守協(xié)議時(shí)實(shí)現(xiàn)

• 協(xié)議中也可以定義初始化方法埃跷，當(dāng)實(shí)現(xiàn)初始化器時(shí)，必須使用required關(guān)鍵字

• 如果協(xié)議只能被class實(shí)現(xiàn)邮利，需要協(xié)議繼承自AnyObject

• 協(xié)議也可以作為類型弥雹，有以下三種場(chǎng)景：

  • 1、作為函數(shù)延届、方法或者初始化程序中的參數(shù)類型或者返回值

  • 2剪勿、作為常量、變量或?qū)傩缘念愋?/code>

  • 3方庭、作為數(shù)組厕吉、字典或者其他容器中項(xiàng)目的類型

• 協(xié)議的底層存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)：24字節(jié)valueBuffer + vwt（8字節(jié)） + pwt（8字節(jié)）

  • 1、前24個(gè)字節(jié)械念，官方稱為Value Buffer头朱，主要用于存儲(chǔ)遵循了協(xié)議的class/struct的屬性值

  • 2、如果超過(guò)Value Buffer最大容量

    • （1）值類型 采用 copy-write

    • （2）引用類型 則是使用同一個(gè)堆區(qū)地址

  • 3龄减、后16個(gè)字節(jié)分別用于存儲(chǔ) vwt（值目錄表）项钮、pwt（協(xié)議目錄表）