我們研究過成員屬性的一些具體實現(xiàn)細節(jié)，本文我們來研究下類型屬性的底層邏輯。
基本語法
- 類型屬性的語法和成員屬性類似的地方包括：可以定義存儲屬性和計算屬性，也可以添加存儲屬性監(jiān)聽器
struct Sequence {
static var first: Int = 1 // 存儲屬性
static var second: Int { // 計算屬性
get {
return first
}
set {
first = newValue
}
}
static var third: Int = 3 { // 存儲添加屬性監(jiān)聽器
didSet {
print("third didSet")
}
willSet {
print("third willSet")
}
}
}
區(qū)別是類型屬性要用
static進行修飾
- 類型屬性不能用
lazy修飾，因為類型屬性默認就是already-lazy global
swift_once
實現(xiàn)分析
類型屬性默認是懶加載，我們來看看底層的實現(xiàn)邏輯。
<!-- 測試代碼 -->
struct Sequence {
static var first: Int = 1
}
func test() {
Sequence.first = 2
}
test()
- 獲取
Sequence.first的內(nèi)存地址：Sequence.first.unsafeMutableAddressor
- 如果地址不存在，利用
swift_once進行變量的初始化
-
swift_once底層調(diào)用的是dispatch_once_f
我們得知：編譯器會封裝一個初始化函數(shù)，作為
dispatch_once_f的fn參數(shù)進行初始化調(diào)用
-
fn函數(shù)封裝
// one-time initialization function for first
sil private [global_init_once_fn] @$s4main8SequenceV5first_WZ : $@convention(c) () -> () {
bb0:
alloc_global @$s4main8SequenceV5firstSivpZ // id: %0
%1 = global_addr @$s4main8SequenceV5firstSivpZ : $*Int // user: %4
%2 = integer_literal $Builtin.Int64, 1 // user: %3
%3 = struct $Int (%2 : $Builtin.Int64) // user: %4
store %3 to %1 : $*Int // id: %4
%5 = tuple () // user: %6
return %5 : $() // id: %6
}
通過SIL分析，我們得知：編譯器會封裝一個初始化函數(shù)，大體的實現(xiàn)邏輯是：
- 得到變量的內(nèi)存地址, 類似于：
var ptr = withUnsafePointer(to: &Sequence.first) { $0 }- 將1賦值給這個內(nèi)存地址上，類似于：
ptr.pointee = 2
總結
- 編譯器會將
var first: Int = 1封裝成一個函數(shù),函數(shù)體是先獲取變量指針，然后給指針所指的內(nèi)存地址賦值為初始值 - 類型屬性底層是通過
dispatch_once_f進行初始化，確保只會初始化一次，并且是線程安全的
全局變量
從圖一的編譯器錯誤提示我們可以得知，類型屬性本質(zhì)就是全局變量，只是有訪問權限限定。
let zero: Int = 0
struct Sequence {
static var first: Int = 1
}
我們利用實例代碼進行分析。
SIL分析
@_hasStorage @_hasInitialValue var zero: Int { get set }
struct Sequence {
@_hasStorage @_hasInitialValue static var first: Int { get set }
init()
}
// zero
sil_global hidden @$s4main4zeroSivp : $Int
// static Sequence.first
sil_global hidden @$s4main8SequenceV5firstSivpZ : $Int
我們看到
SIL語法中，全局變量和類型屬性的定義是完全相同的。
內(nèi)存驗證
func test() {
let ptr1 = withUnsafePointer(to: &zero) { UnsafeRawPointer($0) }
let ptr2 = withUnsafePointer(to: &Sequence.first) { UnsafeRawPointer($0) }
print("\(ptr1) \(ptr2)")
}
// 0x100008000 0x100008008
通過查看內(nèi)存地址，我們得到的結果是
zero和Sequence.first的內(nèi)存地址是連續(xù)挨在一起的。zero肯定是全局變量，所以Sequence.first本質(zhì)上也是一個全局變量。
全局變量的更多用法
既然類型屬性是全局變量，那全局變量應該也可以是計算屬性等。其實確實也是可以這樣寫的：
var zero: Int = 0
var one: Int {
get {
zero
}
set {
zero = newValue
}
}
var two: Int = 2 {
willSet {
}
didSet {
}
}
全局變量的語法和類型屬性的語法也是一致的。
變量內(nèi)存安全（參考地址）
前面我們看到了類型屬性本質(zhì)是通過swift_once得到了變量內(nèi)存地址指針。Swift編譯器可以(也僅僅只有編譯器可以)獲取到全局變量的內(nèi)存地址指針。
為什么需要獲取變量的內(nèi)存地址指針呢？這涉及到內(nèi)存安全的部分
Swift會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，去獲取那一塊內(nèi)存的訪問獨占權。避免了讀寫沖突。
變量內(nèi)存安全是通過swift_beginAccess和swift_endAccess等方法類控制的。
swift_beginAccess
邏輯總結：
- 先將內(nèi)存指針封裝成
Access對象Access對象的封裝的內(nèi)存指針如果在SwiftTLSContext::get().accessSet數(shù)組中不存在，說明目前沒有其他方法占用該內(nèi)存地址，可以訪問，并且將Access對象保存起來；Access對象的封裝的內(nèi)存指針如果在SwiftTLSContext::get().accessSet數(shù)組中存在，說明該內(nèi)存地址已經(jīng)有訪問存在了，如果所有的訪問都是讀訪問，則不認為是沖突，可以繼續(xù)訪問，否則就會報訪問沖突錯誤。
swift_endAccess
邏輯總結：
將當前的訪問從SwiftTLSContext::get().accessSet數(shù)組中移除，也就是將本次內(nèi)存訪問移除。
總結
- 類型屬性本質(zhì)上是全局變量，只是訪問權限有所限制
- 類型屬性和全局變量可以是存儲屬性，計算屬性，也可以添加屬性監(jiān)聽器，但是不能添加懶加載的
lazy關鍵字 - 類型屬性是懶加載的，通過
dispatch_once_f進行, 確保只會初始化一次，并且是線程安全的 - 編譯器對類型屬性和全局變量添加了內(nèi)存安全的控制，避免了訪問的讀寫沖突，使代碼更加安全
