Swift的屬性

一、存儲(chǔ)屬性

??存儲(chǔ)屬性 是一個(gè)類或者值類型（結(jié)構(gòu)體，enum等）實(shí)例一部分的常量或變量，其存儲(chǔ)屬性一般有兩種引入方式：

  1. 由var關(guān)鍵字定義的，叫變量存儲(chǔ)屬性
  2. 由let關(guān)鍵字定義的，叫常量存儲(chǔ)屬性

那么這兩種有什么區(qū)別呢？在匯編層面，他們其實(shí)沒有什么區(qū)別，但是在編譯時(shí)他們主要的區(qū)別是：

  • let修飾的常量，其值一旦設(shè)置就無(wú)法再修改，否則編譯不通過(guò)
  • var修飾的常量，其值可以隨處設(shè)置不同的值

eg:

sil分析：

class PSYModel {
??@_hasStorage var age: Int { get set }
?? @hasStorage final let name: String { get }
?? init( age: Int, _ name: String)
?? @objc deinit
}
??
// PSYModel.age.getter ?? //age的getter方法
// PSYModel.age.setter ?? //age的setter方法
// PSYModel.name.getter ??//name的getter方法

通過(guò)上面可以看出var修飾的變量，具有 存儲(chǔ)屬性，并且具有getter和setter方法，所以其設(shè)置值之后還可被設(shè)置新值。而let修飾的變量，被添加了final標(biāo)識(shí)，并且只有getter方法，沒有setter方法，所以在被設(shè)置初值之后就不能再被設(shè)置其值。但是為啥在指定初始化器中怎么能夠給它設(shè)置值呢？因?yàn)樵?code>init方法中，是直接操作內(nèi)存，存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的內(nèi)存的，并不需要調(diào)用setter方法

二、計(jì)算屬性

??在swift中存儲(chǔ)屬性很常見，當(dāng)然除了存儲(chǔ)屬性，類、結(jié)構(gòu)體和枚舉也能夠定義計(jì)算屬性。計(jì)算屬性并不存儲(chǔ)值，他們提供getter和setter方法來(lái)獲取和修改值，并且不同于存儲(chǔ)屬性可以使用var和let關(guān)鍵字修飾，計(jì)算屬性必須用var修飾，并且定義變量的類型。如下：

struct square {
??var width: Double
??
??var area: Double{
???? get{
?????? return width * width
???? }
????set(newValue){
??????self.width = newValue
????}
?? }
}
var s = square(width: 10.0)
s.area = 20

sil文件

sil文件下area具有setter和getter方法，但是并沒有 hasStoreage標(biāo)識(shí)，也就是沒有存儲(chǔ)屬性。直接打印其結(jié)構(gòu)體的大小也可以發(fā)現(xiàn)area并不占用內(nèi)存。

如果private (set)修飾一個(gè)變量，說(shuō)明其實(shí)具有存儲(chǔ)屬性的私有變量，只能在類或結(jié)構(gòu)體代碼塊內(nèi)可以訪問(wèn)，并且有setter和getter方法，只是將setter方法設(shè)置為私有，外部只能調(diào)用getter方法。

三、屬性觀察者

??屬性觀察者會(huì)觀察用來(lái)觀察屬性值的變化，當(dāng)屬性值即將改變時(shí)調(diào)用willSet,當(dāng)屬性值改變之后調(diào)用didSet。其方法類似于getter和setter方法，在初始化器內(nèi)修改其值并不會(huì)觸發(fā)調(diào)用willSet和didSet方法，因?yàn)槌跏蓟魇侵苯觾?nèi)存的操作。（計(jì)算屬性不用添加觀察者）

初始化器內(nèi)不會(huì)觸發(fā) 非初始化器賦值觸發(fā)

@_hasStorage var subName: String { get set } 也具有存儲(chǔ)屬性，其賦值的時(shí)候是由setter方法觸發(fā)的，sil文件如下：

subName的setter方法的sil文件

如果類存在繼承，觀察者屬性調(diào)用又是啥樣呢？

class PSYModel{
    var age: Int
    let name: String

    init(_ age: Int, _ name: String, _ subName: String) {
        self.age = age
        self.name = name
        self.subName = subName
    }
    var subName: String {
        willSet{
            print("PSY subName value willSet")
        }
        didSet{
            print("PSY subName value didSet")
        }
    }
}

class LQRModel: PSYModel {
    var sex: Int
    
    override var subName: String{
        willSet{
            print("LQR subName value willSet")
        }
        didSet{
            print("LQR subName value willSet")
        }
    }
    init(_ sex: Int) {
        self.sex = sex
        super.init(18, "P", "SY")
    }
}

var psy = LQRModel.init(1)
psy.subName = "spy"
print("end")

輸出結(jié)果：****************************
LQR subName value willSet
PSY subName value willSet
PSY subName value didSet
LQR subName value willSet
end
Program ended with exit code: 0
image.png

四、延遲存儲(chǔ)屬性

??延遲存儲(chǔ)屬性，其初始值是在第一次使用的時(shí)候才計(jì)算，使用關(guān)鍵字lazy來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)延遲存儲(chǔ)屬性。延遲存儲(chǔ)屬性只能用let修飾，不能用let，且必須有值。

class PSYModel{
    lazy var age: Int = 1
    let name: String

    init(_ name: String) {
        self.name = name
    }
}
var psy = PSYModel.init("PSY")
print("psy.age = \(psy.age)")
print("end")

lldb打印內(nèi)存看一下其實(shí)例對(duì)象在初始化的時(shí)候并沒有值，在使用的時(shí)候才有值：

lldb內(nèi)存

那么它具體是怎么做到，使用的時(shí)候才有值呢？它實(shí)際是被編譯成了一個(gè)_age: Int?可選類型的存儲(chǔ)屬性，并且生成了一個(gè)_age初始化表達(dá)式，返回了一個(gè)枚舉。
sil文件

初始化表達(dá)式返回了一個(gè)枚舉
age的getter方法
bb9是初始化值為6

可知，延遲存儲(chǔ)屬性延遲了內(nèi)存的分配，相當(dāng)于懶加載一樣的效果，但是其并不是線程安全的，因?yàn)槠洳⒉荒鼙ＷC屬性只被訪問(wèn)一次。

五、類型屬性

??類型屬性其實(shí)是一個(gè)全局變量，只會(huì)被初始化一次，使用static修飾，eg :

class PSYModel{
    static var age: Int = 6
}
PSYModel.age = 18

將上面的代碼生成.sil代碼看一下，可以發(fā)現(xiàn)其仍具有存儲(chǔ)屬性，比一般存儲(chǔ)屬性多了個(gè)static修飾符，并且生成了一個(gè)全局變量age:

sil代碼

main函數(shù)主要意思：

  1. 引用函數(shù)PSYModel.age.unsafeMutableAddressor
  2. 調(diào)用函數(shù)PSYModel.age.unsafeMutableAddressor并轉(zhuǎn)成RawPointer原生指針
  3. 將原生指針指向Int數(shù)據(jù)類型
  4. 創(chuàng)建數(shù)值為18的數(shù)據(jù)Int64數(shù)據(jù)
  5. 將數(shù)據(jù)存入內(nèi)存
main函數(shù)

PSYModel.age.unsafeMutableAddressor到底做了啥？?jī)?nèi)存是如何分配的？繼續(xù)解讀sil文件的PSYModel.age.unsafeMutableAddressor，可以發(fā)現(xiàn)其主要做了：

  1. 申請(qǐng)了一個(gè)全局的token0（@globalinit_029_12232F587A4C5CD8B1EEDF696793B2FC_token0）
  2. 拿到globalinit_029_12232F587A4C5CD8B1EEDF696793B2FC_func0申請(qǐng)內(nèi)存函數(shù)指針
  3. 調(diào)用了一個(gè)“once”函數(shù)，參數(shù)是上面得到的token0和 globalinit函數(shù)指針
PSYModel.age.unsafeMutableAddressor

@globalinit_029_12232F587A4C5CD8B1EEDF696793B2FC_func0真正初始化的函數(shù)，這個(gè)就很簡(jiǎn)單了，創(chuàng)建全局屬性age,拿到內(nèi)存地址，創(chuàng)建初始值6，將6存儲(chǔ)到內(nèi)存當(dāng)中并返回。

@globalinit_029_12232F587A4C5CD8B1EEDF696793B2FC_func0

但是那個(gè)“once”是有什么用嗎？為什么還有一個(gè)token0?為了得到更接近底層匯編的中間代碼，在終端使用命令生成ir文件: swiftc main.swift -emit-ir -o main1.c（這里為了方便生成的文件查看我制定后綴為.c文件）

找到相同的函數(shù)@s4main8PSYModelC3ageSivau--> PSYModel.age.unsafeMutableAddressor，可以發(fā)現(xiàn)“once”函數(shù)的調(diào)用譯成了根據(jù)標(biāo)記，如果沒有內(nèi)存分配（once_ont_done）就調(diào)用源碼swift_once方法，如果已經(jīng)分配了（once_done）就直接讀取內(nèi)存（load）,保證了其只會(huì)分配一次內(nèi)存，只初始化一次。

image.png

結(jié)合Swift源碼 看一下swift_once做了什么？全局搜索swift_once可以找到其，并根據(jù)注釋可以知道其調(diào)用了GCD（dispatch_once_f）保證函數(shù)只被執(zhí)行一次。

/// 使用給定的上下文參數(shù)運(yùn)行給定函數(shù)一次。
///predicate參數(shù)必須指向一個(gè)全局變量或靜態(tài)變量，其靜態(tài)范圍類型為swift_once_t。
void swift::swift_once(swift_once_t *predicate, void (*fn)(void *),
                       void *context) {
#ifdef SWIFT_STDLIB_SINGLE_THREADED_RUNTIME
  if (! *predicate) {
    *predicate = true;
    fn(context);
  }
#elif defined(__APPLE__)
  dispatch_once_f(predicate, context, fn);
#elif defined(__CYGWIN__)
  _swift_once_f(predicate, context, fn);
#else
  std::call_once(*predicate, [fn, context]() { fn(context); });
#endif
}
拓展（單例）：

?// 單例
class PSYModel{
??static let shareInstance = PSYModel()
??private init() {}
}?
如果不希望單例類被繼承，class前面加上final

六、屬性在MachO文件中的位置

??首先我們要有一個(gè)共識(shí)，根據(jù)前兩篇文章【Swift語(yǔ)言的類與結(jié)構(gòu)體--2，Swift語(yǔ)言的類與結(jié)構(gòu)體--1】我們得到了Metadata的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息：

struct Metadata{
??var kind: Int
??var superClass: Any.Type
??var cacheData: (Int, Int)
??var data: Int
??var classFlags: Int32
??var instanceAddressPoint: UInt32
??var instanceSize: UInt32
??var instanceAlignmentMask: UInt16
??var reserved: UInt16
??var classSize: UInt32
??var classAddressPoint: UInt32
??var typeDescriptor: UnsafeMutableRawPointer
??var iVarDestroyer: UnsafeRawPointer
}

以及類信息typeDescriptor的結(jié)構(gòu)信息：

struct TargetClassDescriptor{
?? var flags: UInt32
??var parent: UInt32
??var name: Int32
??var accessFunctionPointer: Int32
??var fieldDescriptor: Int32
??var superClassType: Int32
??var metadataNegativeSizeInWords: UInt32
??var metadataPositiveSizeInWords: UInt32
??var numImmediateMembers: UInt32
??var numFields: UInt32
??var fieldOffsetVectorOffset: UInt32
??var Offset: UInt32
??var size: UInt32
??//V-Table
}

以及在typeDescriptor的結(jié)構(gòu)信息中，fieldDescriptor記錄了屬性的信息，其結(jié)構(gòu)體如下：

struct FieldDescriptor{
?? var MangledTypeName: UInt32
??var Superclass: UInt32
??var Kind: Int16
??var FieldRecordSize: Int16
??var NumFields: Int32 // 屬性個(gè)數(shù)
??var FieldRecords // [FieldRecords]
}

FieldRecords中記錄每個(gè)屬性的信息，其結(jié)構(gòu)體如下：

struct FieldRecord{
??Flags :???????? uint32
??MangledTypeName:?? int32
??FieldName:?????? int32
}

新建代碼，編譯成.app文件，使用MachO View打開，手動(dòng)計(jì)算驗(yàn)證是否能找到屬性名：

class PSYModel{
    var age: Int = 18
    let name: String = "psy"
}

首先找到Section段__TEXT,__swift5_types，將pFile + Data - baseAddress(基地址) （0xFFFFFF5C + 0x1EE0 - 0x100000000 = 0x1E3C）得到typeDescriptor的偏移

得到typeDescriptor

點(diǎn)擊Section64段__TEXT,__const,找到0x1E3C的pFile，向后偏移4個(gè)4字節(jié)，得到fieldDescriptor,此時(shí)也是得到fieldDescriptor的offset信息，需要pFile + Data（0x1E4C+ 0x6C = 0x1EB8）才能得到真正的FieldDescriptor

得到FieldDescriptor

點(diǎn)擊Section64段__TEXT,__switf5_fieldmd,找到0x1EB8，向后偏移3個(gè)4字節(jié)，得到連續(xù)的內(nèi)存空間即是FiledRecords，再根據(jù)FiledRecords結(jié)構(gòu)，第1個(gè)4字節(jié)是Flags，第2個(gè)4字節(jié)是MangledTypeName，接下來(lái)的4字節(jié)是FiledName的offset（0xffffffdf）

得到FieldRecords

pFile + FiledName的offset （ 0x1ED0 + 0xffffffdf = 0x100001EAF）,然后在Section64段__TEXT,__switf5_reflstr就可找到屬性名字如下：同理，0x1EDC + 0xffffffd7 = 0x100001EB3得到另一個(gè)屬性名name

得到FiledName

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