Swift在什么情况会发生内存访问冲突详解

前言

众所周知，Swift 是一门类型安全的语言，它会通过编译器报错来阻止你代码中不安全的行为。比如变量必须在使用之前声明、变量被销毁之后内存不能在访问、数组越界等问题。

Swift 会通过对于修改同一块内存，同一时间以互斥访问权限的方式（同一时间，只能有一个写权限），来确保你的代码不会发生内存访问冲突。虽然 Swift 是自动管理内存的，在大多数情况下你并不需要关心这个。但理解何种情况下会发生内存访问冲突也是十分必要的。

首先，来看一下什么是内存访问冲突。

内存访问冲突

当你设值或者读取变量的值得时候，就会访问内存。

var age = 10 // 写权限
print(age) // 读权限

当我们对同一块内存，同时进行读写操作时，会产生不可预知的错误。比如上面的 age，假如在你读取它值的期间有别的代码将它设为 20，那么你读取到的有可能是 10，也有可能是 20。这就产生了问题。

内存访问冲突：对同一块内存，同时进行读写操作，或者同时进行多个写入操作时，就会造成内存访问冲突。

了解了什么是内存访问冲突，下面来看下什么情况下回造成内存访问冲突。

In-Out 参数

当 In-Out 参数为全局变量，并且该变量在函数体内被修改时，就会造成内存访问冲突。比如下面的代码：

var age = 10

func increment(_ num: inout Int) { // step1
 num += age // step2
}
increment(&age)

increment(:) 在整个函数体内，对所有的 In-Out 参数都有写权限。在上述代码中，step1 已经获得了 age 的写权限，而 step2 有得到了 age 的读权限，这样就造成了同一块内存，同时进行了读写操作。从而造成了内存访问冲突。

上面的问题可以通过将 age 拷贝一份来解决：

// step1
var copyOfAge = age
increment(&copyOfAge)
age = copyOfAge

step1 将 age 的值拷贝到另一块内存上，这样在函数体内就是存在对 age 的读权限和对 copyOfAge 的写权限，因为 age 和 copyOfAge 是两块内存，所以就不会造成内存访问冲突。

结构体的 mutating 函数

对于结构体的 mutating 函数来说，它整个函数体都有 self 的写权限。

struct Person {
 var age: Int
 mutating func increment(_ num: inout Int) { 
  age += num 
 }
}

var p1 = Person(age: 10)
p1.increment(&p1.age)

上述的代码编译器会报错：Overlapping accesses to 'p1', but modification requires exclusive access; consider copying to a local variable。很明显这是一个内存访问冲突。

In-Out 参数获得了 p1 的写权限；mutating 函数也获得了 p1 的写权限。同一块内存，同时有两个写操作。造成内存访问冲突。可以通过同上的拷贝操作来解决。

值类型的属性

对于结构体、枚举、元祖等值类型来说，修改它们的属性就相当于修改它们整个的值。比如下面的代码：

func increment(_ num1: inout Int, _ num2: inout Int) {
 print(num1 + num2)
}

var tuple = (age: 10, height: 20)
increment(&tuple.age, &tuple.height)

&tuple.age 拿到了 tuple 的写权限，&tuple.height 又拿了 tuple 的写权限。同一块内存，同时有两个写操作。造成内存访问冲突。

这个问题可以通过局部变量来解决：

func someFunction() {
 var tuple = (age: 10, height: 20)
 increment(&tuple.age, &tuple.height)
}

因为在 someFunction() 函数里，age 和 height 没有产生任何的交互(没有在其期间去读取或者写入 age 和 height)，所以编译器可以保证内存安全。

PS：关于评论区的问题，在 someFunction() 函数里没有任何交互是什么意思？

答：在someFunction() 里，编译器可以保证没有别的线程来读取或者修改 tuple。因此，可以保证内存安全。而对于全局变量，编译器无法保证是否有别的线程在读取或者修改。

下面的代码就是在函数体内有交互的代码，虽然是局部变量，但涉及多个线程修改 tuple 的值，因此会造成内存访问冲突：

func someFunction() {
 var tuple = (age: 10, height: 20)
 
 DispatchQueue.main.async {
  tuple.age += 10
 }
 
 DispatchQueue.main.async {
  increment(&tuple.age, &tuple.height)
 }
}

总结

对同一块内存，同时进行读写操作，或者同时进行多个写入操作时，就会造成内存访问冲突。

会造成内存访问冲突的情况：

• In-Out 为全局参数，并且在函数体内修改了它。
• 结构体的 mutating 函数内修改结构体的值。
• 同一值类型的多个属性当做函数的 In-Out 参数。

到此这篇关于Swift在什么情况会发生内存访问冲突的文章就介绍到这了,更多相关Swift内存访问冲突内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！