內(nèi)存管理

內(nèi)存管理

  • 跟OC一樣，Swift也是采取基于引用計數(shù)的ARC內(nèi)存管理方案（針對堆空間）
  • Swift的ARC中有3種引用

強引用（strong reference）: 默認情況下精居，引用都是強引用
弱引用（weak reference）: 通過weak定義弱引用

  • 必須是可選類型的var叙淌，因為實例銷毀后褂萧，ARC會自動將弱引用設(shè)置為nil
  • ARC自動給弱引用設(shè)置nil時荞雏，不會觸發(fā)屬性觀察器

無主引用 (unowned reference) ：通過unowned定義無主引用

  • 不會產(chǎn)生強引用胎撤，實例銷毀后仍然存儲著實例的內(nèi)存地址（類似于OC中的unsafe_unretained）
  • 試圖在實例銷毀后訪問無主引用伊脓，會產(chǎn)生運行時錯誤（野指針）

Fatal error: Attempted to read an unowned reference but object 0x0 was already deallocated

weak府寒、unowned的使用限制

  • weak魁衙、unowned只能用在類實例上面
protocol Livable: AnyObject {}
class Person {}

weak var p0: Person?
weak var p1: AnyObject?
weak var p2: Livable?

unowned var p10: Person?
unowned var p11: AnyObject?
unowned var p12: Livable?

Autoreleasepool

public func autoreleasepool<Result>(invoking body: () throws -> Result) rethrows -> Result

autoreleasepool {
    let p = Person(age: 20, name: "Jack")
    p.run()
}

循環(huán)引用（Reference Cycle）

  • weak、unowned 都能解決循環(huán)引用的問題株搔，unowned要比weak少一些性能消耗
  • 在生命周期中可能會變?yōu)閚il的使用weak
  • 初始化復(fù)制后再也不會變?yōu)閚il的使用unowned

閉包的循環(huán)引用

  • 閉包表達式默認會對用到的外層對象產(chǎn)生額外的強引用（對外層對象進行了retain操作）
    -下面代碼會產(chǎn)生循環(huán)引用剖淀，導(dǎo)致Person對象無法釋放（看不到Person的deinit被調(diào)用）
class Person {
    var fn: (() -> ())?
    func run() { print("run") }
    deinit { print("deinit") }
}
func test() {
    let p = Person()
    p.fn = { p.run() }
}
test()
  • 在閉包表達式的捕獲列表聲明weak或unowned引用，解決循環(huán)引用問題
p.fn = {
    [weak p] in
    p?.run()
}

p.fn = {
    [unowned p] in
    p.run()
}

p.fn = {
    [weak wp = p, unowned up = p, a = 10 + 20] in
    wp?.run()
}
  • 如果想在定義閉包屬性的同時引用self纤房，這個閉包必須是lazy的（因為在實例初始化完畢之后才能引用self）
class Person {
    lazy var fn: (() -> ()) = {
        [weak self] in
        self?.run()
    }
    func run() { print("run") }
    deinit { print("deinit") }
}
  • 上邊的閉包fn內(nèi)部如果用到了實例成員（屬性纵隔、方法）

編譯器會強制要求明確寫出self

  • 如果lazy屬性是閉包調(diào)用的結(jié)果，那么不用考慮循環(huán)引用的問題（因為閉包調(diào)用后炮姨，閉包的生命周期就結(jié)束了）
class Person {
    var age: Int = 0
    lazy var getAge: Int = {
        self.age
    }()
    deinit { print("deinit") }
}

@escaping

  • 非逃逸閉包捌刮、逃逸閉包，一般都是當(dāng)做參數(shù)傳遞給函數(shù)
  • 非逃逸閉包：閉包調(diào)用發(fā)生在函數(shù)結(jié)束前舒岸，閉包調(diào)用在函數(shù)作用域內(nèi)
  • 逃逸閉包：閉包有可能在函數(shù)結(jié)束后調(diào)用绅作，閉包調(diào)用逃離了函數(shù)的作用域，需要通過@escaping聲明
import Dispatch
typealias Fn = () -> ()

// fns是非逃逸閉包
func test1(_ fn: Fn) { fn() }

// fn是逃逸閉包
var gFn: Fn?
func test2(_ fn: @escaping Fn) { gFn = fn }

// fn是逃逸閉包
func test3(_ fn: @escaping Fn) { DispatchQueue.global().async {
        fn()
    }
}

class Person {
    var fn: Fn
    // fn是逃逸閉包
    init(fn: @escaping Fn) {
        self.fn = fn
    }
    func run() {
        // DispatchQueue.global().async也是一個逃逸閉包
        // 它用到了實例成員（屬性蛾派、方法）俄认，編譯器會強制要求明確寫出self
        DispatchQueue.global().async {
            self.fn()
        }
    }
}

逃逸閉包的注意點

  • 逃逸閉包不可以捕獲inout參數(shù)


內(nèi)存訪問沖突（Conflicting Access to Memory）

  • 內(nèi)存訪問沖突會在兩個訪問滿足下列條件時發(fā)生：

至少一個是寫入操作
它們訪問的是同一塊內(nèi)存
它們的訪問時間重疊（比如在同一個函數(shù)內(nèi)）

// 不存在內(nèi)存訪問沖突
func plus(_ num: inout Int) -> Int { num + 1 }
var number = 1
number = plus(&number)

// 存在內(nèi)存訪問沖突
// error: Simultaneous accesses to 0x100002028, but modification requires exclusive access
var step = 1
func increment(_ num: inout Int) { num += step}
increment(&step)

// 解決內(nèi)存訪問沖突
var copyOfStep = step
increment(&copyOfStep)
step = copyOfStep

func balance(_ x: inout Int, _ y: inout Int) {
    let sum = x + y
    x = sum / 2
    y = sum - x
}
var num1 = 42
var num2 = 30
balance(&num1, &num2) // OK
balance(&num1, &num1) // error: Inout arguments are not allowed to alias each other

struct Player {
    var name: String
    var health: Int
    var energy: Int
    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)
oscar.shareHealth(with: &oscar) // error: Inout arguments are not allowed to alias each other

var tuple = (health: 10, energy: 20)
// error: Simultaneous accesses to 0x100003090, but modification requires exclusive access
balance(&tuple.health, &tuple.energy)

var holly = Player(name: "Holly", health: 10, energy: 10)
//error: Simultaneous accesses to 0x1000030a0, but modification requires exclusive access
balance(&holly.health, &holly.energy)
  • 如果下面的條件可以滿足，就說明重疊訪問結(jié)構(gòu)體的屬性是安全的
  • 你只訪問實例存儲屬性碍脏，不是計算屬性或者類屬性
  • 結(jié)構(gòu)體是局部變量而非全局變量
  • 結(jié)構(gòu)體要么沒有被閉包捕獲要么只被非逃逸閉包捕獲
// OK
func test() {
    var tuple = (health: 10, energy: 20)
    balance(&tuple.health, &tuple.energy)

    var holly = Player(name: "Holly", health: 10, energy: 10)
    balance(&holly.health, &holly.energy)
}
test()

指針

  • Swift中也有專門的指針類型梭依，這些都被定性為“Unsafe”(不安全的)，常見的有以下4種類型

UnsafePointer<Pointee> 類似于 const Pointee *
UnsafeMutablePointer<Pointee> 類似于 Pointee *
UnsafeRawPointer 類似于 const void *
UnsafeMutableRawPointer 類似于 void *

var age = 10
func test1(_ ptr: UnsafeMutablePointer<Int>) {
    ptr.pointee += 10
}
func test2(_ ptr: UnsafePointer<Int>) {
    print(ptr.pointee)
}
test1(&age)
test2(&age) // 20
print(age) // 20

var age = 10
func test3(_ ptr: UnsafeMutableRawPointer) {
    ptr.storeBytes(of: 20, as: Int.self)
}
func test4(_ ptr: UnsafeRawPointer) {
    print(ptr.load(as: Int.self))
}
test3(&age) // 20
test4(&age) // 20
print(age)

指針的應(yīng)用示例

var arr = NSArray(objects: 11, 22, 33, 44) arr.enumerateObjects { (obj, idx, stop) in
    print(idx, obj)
    if idx == 2 { // 下標(biāo)為2就停止遍歷
        stop.pointee = true
    }
}

var arr = NSArray(objects: 11, 22, 33, 44) for (idx, obj) in arr.enumerated() {
    print(idx, obj)
    if idx == 2 {
        break
    }
}

獲得指向某個變量的指針

var age = 11
var ptr1 = withUnsafeMutablePointer(to: &age) { $0 }
var ptr2 = withUnsafePointer(to: &age) { $0 }
ptr1.pointee = 22
print(ptr2.pointee) // 22
print(age) // 22

var ptr3 = withUnsafeMutablePointer(to: &age) { UnsafeMutableRawPointer($0) }
var ptr4 = withUnsafePointer(to: &age) { UnsafeRawPointer($0) }
ptr3.storeBytes(of: 33, as: Int.self)
print(ptr4.load(as: Int.self)) // 33
print(age) // 33

獲得指向堆空間實例的指針

class Person {}
var person = Person()
var ptr = withUnsafePointer(to: &person) { UnsafeRawPointer($0) }
var heapPtr = UnsafeRawPointer(bitPattern: ptr.load(as: UInt.self))
print(heapPtr!)

創(chuàng)建指針

var ptr = UnsafeRawPointer(bitPattern: 0x100001234)

// 創(chuàng)建
var ptr = malloc(16)
// 存
ptr?.storeBytes(of: 11, as: Int.self)
ptr?.storeBytes(of: 22, toByteOffset: 8, as: Int.self)
// 取
print((ptr?.load(as: Int.self))!) // 11 print((ptr?.load(fromByteOffset: 8, as: Int.self))!) // 22
// 銷毀
free(ptr)

var ptr = UnsafeMutableRawPointer.allocate(byteCount: 16, alignment: 1) 
ptr.storeBytes(of: 11, as: Int.self)
ptr.advanced(by: 8).storeBytes(of: 22, as: Int.self) print(ptr.load(as: Int.self)) // 11
print(ptr.advanced(by: 8).load(as: Int.self)) // 22 ptr.deallocate()

var ptr = UnsafeMutablePointer<Int>.allocate(capacity: 3) ptr.initialize(to: 11)
ptr.successor().initialize(to: 22) ptr.successor().successor().initialize(to: 33)

print(ptr.pointee) // 11 
print((ptr + 1).pointee) // 22
print((ptr + 2).pointee) // 33

print(ptr[0]) // 11
print(ptr[1]) // 22
print(ptr[2]) // 33

ptr.deinitialize(count: 3) 
ptr.deallocate()

class Person {
    var age: Int
    var name: String
    init(age: Int, name: String) {
        self.age = age
        self.name = name
    }
    deinit { print(name, "deinit") }
}
var ptr = UnsafeMutablePointer<Person>.allocate(capacity: 3)
ptr.initialize(to: Person(age: 10, name: "Jack"))
(ptr + 1).initialize(to: Person(age: 11, name: "Rose"))
(ptr + 2).initialize(to: Person(age: 12, name: "Kate"))
// Jack deinit
// Rose deinit
// Kate deinit
ptr.deinitialize(count: 3)
ptr.deallocate()

指針之間的轉(zhuǎn)換

var ptr = UnsafeMutableRawPointer.allocate(byteCount: 16, alignment: 1)

ptr.assumingMemoryBound(to: Int.self).pointee = 11
(ptr + 8).assumingMemoryBound(to: Double.self).pointee = 22.0

print(unsafeBitCast(ptr, to: UnsafePointer<Int>.self).pointee) // 11
print(unsafeBitCast(ptr + 8, to: UnsafePointer<Double>.self).pointee) // 22.0

ptr.deallocate()
  • unsafeBitCast是忽略數(shù)據(jù)類型的強制轉(zhuǎn)換典尾，不會因為數(shù)據(jù)類型的變化而改變原來的內(nèi)存數(shù)據(jù)

類似于C++中的reinterpret_cast

class Person {}
var person = Person()
var ptr = unsafeBitCast(person, to: UnsafeRawPointer.self) 
print(ptr)
?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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