默認情況下，Swift 會阻止你代碼里不安全的行為。例如椎镣，Swift 會保證變量在使用之前就完成初始化，在內(nèi)存被回收之后就無法被訪問兽赁，并且數(shù)組的索引會做越界檢查状答。
Swift 也保證同時訪問同一塊內(nèi)存時不會沖突，通過約束代碼里對于存儲地址的寫操作刀崖，去獲取那一塊內(nèi)存的訪問獨占權(quán)惊科。因為 Swift 自動管理內(nèi)存，所以大部分時候你完全不需要考慮內(nèi)存訪問的事情亮钦。然而馆截，理解潛在的沖突也是很重要的，可以避免你寫出訪問沖突的代碼蜂莉。而如果你的代碼確實存在沖突蜡娶，那在編譯時或者運行時就會得到錯誤。
理解內(nèi)存訪問沖突
內(nèi)存的訪問映穗，會發(fā)生在你給變量賦值窖张，或者傳遞參數(shù)給函數(shù)時。例如蚁滋，下面的代碼就包含了讀和寫的訪問：
// 向 one 所在的內(nèi)存區(qū)域發(fā)起一次寫操作
var one = 1
// 向 one 所在的內(nèi)存區(qū)域發(fā)起一次讀操作
print("We're number \(one)!")
內(nèi)存訪問的沖突會發(fā)生在你的代碼嘗試同時訪問同一個存儲地址的時侯宿接。同一個存儲地址的多個訪問同時發(fā)生會造成不可預(yù)計或不一致的行為赘淮。在 Swift 里，有很多修改值的行為都會持續(xù)好幾行代碼睦霎，在修改值的過程中進行訪問是有可能發(fā)生的梢卸。
你思考一下預(yù)算表更新的過程也可以看到同樣的問題。更新預(yù)算表總共有兩步：首先你把預(yù)算項的名字和費用加上副女，然后你再更新總數(shù)以體現(xiàn)預(yù)算表的現(xiàn)況蛤高。在更新之前和之后，你都可以從預(yù)算表里讀取任何信息并獲得正確的答案肮塞，就像下面展示的那樣襟齿。
而當(dāng)你添加預(yù)算項進入表里的時候，它只是一個臨時的枕赵，錯誤的狀態(tài)，因為總數(shù)還沒有更新位隶。在添加預(yù)算項的過程中讀取總數(shù)就會讀取到錯誤的信息拷窜。
這個例子也演示了你在修復(fù)內(nèi)存訪問沖突時會遇到的問題：有時修復(fù)的方式會有很多種，但哪一種是正確的就不總是那么明顯了涧黄。在這個例子里篮昧，根據(jù)你是否需要更新后的總數(shù)，$5 和 $320 都可能是正確的值笋妥。在你修復(fù)訪問沖突之前懊昨，你需要決定它的傾向。
注意
如果你寫過并發(fā)和多線程的代碼春宣，內(nèi)存訪問沖突也許是同樣的問題酵颁。然而，這里訪問沖突的討論是在單線程的情境下討論的月帝，并沒有使用并發(fā)或者多線程躏惋。
如果你曾經(jīng)在單線程代碼里有訪問沖突，Swift 可以保證你在編譯或者運行時會得到錯誤嚷辅。對于多線程的代碼簿姨，可以使用 "Thread Sanitizer" 去幫助檢測多線程的沖突。
內(nèi)存訪問的典型狀況
內(nèi)存訪問沖突有三種典型的狀況：訪問是讀還是寫簸搞，訪問的時長扁位，以及被訪問的存儲地址。特別是趁俊，當(dāng)你有兩個訪問符合下列的情況：
- 至少有一個是寫訪問
- 它們訪問的是同一個存儲地址
- 它們的訪問在時間線上部分重疊
讀和寫訪問的區(qū)別很明顯：一個寫訪問會改變存儲地址域仇，而讀操作不會。存儲地址會指向真正訪問的位置 —— 例如则酝，一個變量殉簸，常量或者屬性闰集。內(nèi)存訪問的時長要么是瞬時的，要么是長期的般卑。
如果一個訪問不可能在其訪問期間被其它代碼訪問武鲁，那么就是一個瞬時訪問◎鸺欤基于這個特性沐鼠，兩個瞬時訪問是不可能同時發(fā)生。大多數(shù)內(nèi)存訪問都是瞬時的叹谁。例如饲梭，下面列舉的所有讀和寫訪問都是瞬時的：
func oneMore(than number: Int) -> Int {
return number + 1
}
var myNumber = 1
myNumber = oneMore(than: myNumber)
print(myNumber)
// 打印 "2"
然而，有幾種被稱為長期訪問的內(nèi)存訪問方式焰檩，會在別的代碼執(zhí)行時持續(xù)進行憔涉。瞬時訪問和長期訪問的區(qū)別在于別的代碼有沒有可能在訪問期間同時訪問，也就是在時間線上的重疊析苫。一個長期訪問可以被別的長期訪問或瞬時訪問重疊兜叨。
重疊的訪問主要出現(xiàn)在使用 in-out 參數(shù)的函數(shù)和方法或者結(jié)構(gòu)體的 mutating 方法里。Swift 代碼里典型的長期訪問會在后面進行討論衩侥。
In-Out 參數(shù)的訪問沖突
一個函數(shù)會對它所有的 in-out 參數(shù)進行長期寫訪問国旷。in-out 參數(shù)的寫訪問會在所有非 in-out 參數(shù)處理完之后開始，直到函數(shù)執(zhí)行完畢為止茫死。如果有多個 in-out 參數(shù)跪但，則寫訪問開始的順序與參數(shù)的順序一致。
長期訪問的存在會造成一個結(jié)果峦萎，你不能在原變量以 in-out 形式傳入后訪問原變量屡久，即使作用域原則和訪問權(quán)限允許 —— 任何訪問原變量的行為都會造成沖突。例如：
var stepSize = 1
func increment(_ number: inout Int) {
number += stepSize
}
increment(&stepSize)
// 錯誤：stepSize 訪問沖突
在上面的代碼里骨杂，stepSize 是一個全局變量涂身，并且它可以在 increment(_:) 里正常訪問。然而搓蚪，對于 stepSize 的讀訪問與 number 的寫訪問重疊了蛤售。就像下面展示的那樣，number 和 stepSize 都指向了同一個存儲地址妒潭。同一塊內(nèi)存的讀和寫訪問重疊了悴能，就此產(chǎn)生了沖突。
解決這個沖突的一種方式雳灾，是復(fù)制一份 stepSize 的副本：
// 復(fù)制一份副本
var copyOfStepSize = stepSize
increment(©OfStepSize)
// 更新原來的值
stepSize = copyOfStepSize
// stepSize 現(xiàn)在的值是 2
當(dāng)你在調(diào)用 increment(_:) 之前復(fù)制一份副本漠酿，顯然 copyOfStepSize 就會根據(jù)當(dāng)前的 stepSize 增加。讀訪問在寫操作之前就已經(jīng)結(jié)束了谎亩，所以不會有沖突炒嘲。
長期寫訪問的存在還會造成另一種結(jié)果宇姚，往同一個函數(shù)的多個 in-out 參數(shù)里傳入同一個變量也會產(chǎn)生沖突，例如：
func balance(_ x: inout Int, _ y: inout Int) {
let sum = x + y
x = sum / 2
y = sum - x
}
var playerOneScore = 42
var playerTwoScore = 30
balance(&playerOneScore, &playerTwoScore) // 正常
balance(&playerOneScore, &playerOneScore)
// 錯誤：playerOneScore 訪問沖突
注意
因為操作符也是函數(shù)夫凸，它們也會對 in-out 參數(shù)進行長期訪問浑劳。例如，假設(shè)balance(_:_:)是一個名為<^>的操作符函數(shù)夭拌，那么playerOneScore <^> playerOneScore也會造成像balance(&playerOneScore, &playerOneScore)一樣的沖突魔熏。
方法里 self 的訪問沖突
一個結(jié)構(gòu)體的 mutating 方法會在調(diào)用期間對 self 進行寫訪問。例如鸽扁，想象一下這么一個游戲蒜绽，每一個玩家都有血量，受攻擊時血量會下降桶现，并且有敵人的數(shù)量躲雅，使用特殊技能時會減少敵人數(shù)量。
struct Player {
var name: String
var health: Int
var energy: Int
static let maxHealth = 10
mutating func restoreHealth() {
health = Player.maxHealth
}
}
在上面的 restoreHealth() 方法里巩那，一個對于 self 的寫訪問會從方法開始直到方法 return吏夯。在這種情況下，restoreHealth() 里的其它代碼不可以對 Player 實例的屬性發(fā)起重疊的訪問即横。下面的 shareHealth(with:) 方法接受另一個 Player 的實例作為 in-out 參數(shù)，產(chǎn)生了訪問重疊的可能性裆赵。
extension Player {
mutating func shareHealth(with teammate: inout Player) {
balance(&teammate.health, &health)
}
}
var oscar = Player(name: "Oscar", health: 10, energy: 10)
var maria = Player(name: "Maria", health: 5, energy: 10)
oscar.shareHealth(with: &maria) // 正常
上面的例子里东囚，調(diào)用 shareHealth(with:) 方法去把 oscar 玩家的血量分享給 maria 玩家并不會造成沖突。在方法調(diào)用期間會對 oscar 發(fā)起寫訪問战授，因為在 mutating 方法里 self 就是 oscar页藻，同時對于 maria 也會發(fā)起寫訪問，因為 maria 作為 in-out 參數(shù)傳入植兰。過程如下份帐，它們會訪問內(nèi)存的不同位置。即使兩個寫訪問重疊了楣导，它們也不會沖突废境。
當(dāng)然，如果你將 oscar 作為參數(shù)傳入 shareHealth(with:) 里筒繁，就會產(chǎn)生沖突：
oscar.shareHealth(with: &oscar)
// 錯誤：oscar 訪問沖突
mutating 方法在調(diào)用期間需要對 self 發(fā)起寫訪問噩凹，而同時 in-out 參數(shù)也需要寫訪問。在方法里毡咏，self 和 teammate 都指向了同一個存儲地址 —— 就像下面展示的那樣驮宴。對于同一塊內(nèi)存同時進行兩個寫訪問，并且它們重疊了呕缭，就此產(chǎn)生了沖突堵泽。
屬性的訪問沖突
如結(jié)構(gòu)體修己，元組和枚舉的類型都是由多個獨立的值組成的，例如結(jié)構(gòu)體的屬性或元組的元素迎罗。因為它們都是值類型睬愤，修改值的任何一部分都是對于整個值的修改，意味著其中一個屬性的讀或?qū)懺L問都需要訪問整一個值佳谦。例如戴涝，元組元素的寫訪問重疊會產(chǎn)生沖突：
var playerInformation = (health: 10, energy: 20)
balance(&playerInformation.health, &playerInformation.energy)
// 錯誤：playerInformation 的屬性訪問沖突
上面的例子里，傳入同一元組的元素對 balance(_:_:) 進行調(diào)用钻蔑，產(chǎn)生了沖突啥刻，因為 playerInformation 的訪問產(chǎn)生了寫訪問重疊。playerInformation.health 和 playerInformation.energy 都被作為參數(shù)傳入咪笑，意味著 balance(_:_:) 需要在函數(shù)調(diào)用期間對它們發(fā)起寫訪問可帽。任何情況下，對于元組元素的寫訪問都需要對整個元組發(fā)起寫訪問窗怒。這意味著對于 playerInfomation 發(fā)起的兩個寫訪問重疊了映跟，造成沖突。
下面的代碼展示了一樣的錯誤扬虚，對于一個存儲在全局變量里的結(jié)構(gòu)體屬性的寫訪問重疊了努隙。
var holly = Player(name: "Holly", health: 10, energy: 10)
balance(&holly.health, &holly.energy) // 錯誤
在實踐中，大多數(shù)對于結(jié)構(gòu)體屬性的訪問都會安全的重疊辜昵。例如荸镊，將上面例子里的變量 holly 改為本地變量而非全局變量，編譯器就會可以保證這個重疊訪問時安全的：
func someFunction() {
var oscar = Player(name: "Oscar", health: 10, energy: 10)
balance(&oscar.health, &oscar.energy) // 正常
}
上面的例子里堪置，oscar 的 health 和 energy 都作為 in-out 參數(shù)傳入了 balance(_:_:) 里躬存。編譯器可以保證內(nèi)存安全，因為兩個存儲屬性任何情況下都不會相互影響舀锨。
限制結(jié)構(gòu)體屬性的重疊訪問對于內(nèi)存安全并不總是必要的岭洲。內(nèi)存安全是必要的，但訪問獨占權(quán)的要求比內(nèi)存安全還要更嚴(yán)格 —— 意味著即使有些代碼違反了訪問獨占權(quán)的原則坎匿，也是內(nèi)存安全的盾剩。如果編譯器可以保證這種非專屬的訪問是安全的，那 Swift 就會允許這種內(nèi)存安全的行為碑诉。特別是當(dāng)你遵循下面的原則時彪腔，它可以保證結(jié)構(gòu)體屬性的重疊訪問是安全的：
- 你訪問的是實例的存儲屬性，而不是計算屬性或類的屬性
- 結(jié)構(gòu)體是本地變量的值进栽，而非全局變量
- 結(jié)構(gòu)體要么沒有被閉包捕獲德挣，要么只被非逃逸閉包捕獲了
如果編譯器無法保證訪問的安全性，它就不會允許訪問快毛。
