Swift 指针底层探索分析
作者:文乙
这篇文章主要为大家介绍了Swift 指针底层探索分析,主要包括指针的基本使用,以及指针的内存绑定进行详细分析,希望能够有所帮助,祝大家多多进步,早日升职加薪
概要
主要内容:
指针的认识
指针的常见绑定
1. 指针的认识
指针分为两类,指定数据类型和未指定数据类型
区别:
1.1 指定类型指针
代码:
运行结果:
说明:
- 指针的内存需要自己管理,需要手动开辟空间和释放空间
- 存储数据时,需要移动一定的字节大小
- 移动通过advanced实现
- 存储数据通过storeBytes实现
- 取出数据通过load实现
1.2 未指定类型指针
代码:
<!--定义--> @inlinable public func withUnsafePointer<T, Result>(to value: inout T, _ body: (UnsafePointer<T>) throws -> Result) rethrows -> Result <!--使用1--> var age = 10 let p = withUnsafePointer(to: &age) { $0 } print(p) <!--使用2--> withUnsafePointer(to: &age){print($0)} <!--使用3--> //其中p1的类型是 UnsafePointer<Int> let p1 = withUnsafePointer(to: &age) { ptr in return ptr }
说明:
- 对于withUnsafePointer的定义,我们可以看到闭包中返回的结果就是这个函数返回的结果
- 因此我们在使用这个指针时,就可以通过闭包返回数据来决定拿到的结果
- 所以可以看到我们可以有两种方式,1)直接返回指针;2)返回具体的数据
访问属性:
直接修改:
直接在闭包中计算后将结果返回给属性
var age = 10 age = withUnsafePointer(to: &age) { ptr in //返回Int整型值 return ptr.pointee + 12 } print(age)
间接修改:
var age = 10 //分配容量大小,为8字节 let ptr = UnsafeMutablePointer<Int>.allocate(capacity: 1) //初始化 ptr.initialize(to: age) ptr.deinitialize(count: 1) ptr.pointee += 12 print(ptr.pointee) //释放 ptr.deallocate()
说明:
- 返回指针,指针拿到pointee来进行修改
1.3 访问结构体实例对象
结构体:
struct CJLTeacher { var age = 10 var height = 1.85 } var t = CJLTeacher()
指针处理:
//分配两个CJLTeacher大小的空间 let ptr = UnsafeMutablePointer<CJLTeacher>.allocate(capacity: 2) //初始化第一个空间 ptr.initialize(to: CJLTeacher()) //移动,初始化第2个空间 ptr.successor().initialize(to: CJLTeacher(age: 20, height: 1.75)) //访问方式一 print(ptr[0]) print(ptr[1]) //访问方式二 print(ptr.pointee) print((ptr+1).pointee) //访问方式三 print(ptr.pointee) //successor 往前移动 print(ptr.successor().pointee) //必须和分配是一致的 ptr.deinitialize(count: 2) //释放 ptr.deallocate()
说明:
- 直接通过下标来获取
- 通过指针偏移来获取
- 通过successor()偏移一步来获取,它可以通用在指定指针类型和未指定指针类型
2. 指针的常见绑定
2.1 指针与内存空间的绑定(指向)(bindMemory)
将指针指向某个内存空间,也就是绑定到这个内存空间上
定义:
struct HeapObject { var kind: Int var strongRef: UInt32 var unownedRef: UInt32 } class CJLTeacher{ var age = 18 } var t = CJLTeacher()
绑定:
//将t绑定到结构体内存中 //1、获取实例变量的内存地址,声明成了非托管对象 /* 通过Unmanaged指定内存管理,类似于OC与CF的交互方式(所有权的转换 __bridge) - passUnretained 不增加引用计数,即不需要获取所有权 - passRetained 增加引用计数,即需要获取所有权 - toOpaque 不透明的指针 */ let ptr = Unmanaged.passUnretained(t as AnyObject).toOpaque() //2、绑定到结构体内存,返回值是UnsafeMutablePointer<T> /* - bindMemory 更改当前 UnsafeMutableRawPointer 的指针类型,绑定到具体的类型值 - 如果没有绑定,则绑定 - 如果已经绑定,则重定向到 HeapObject类型上 */ let heapObject = ptr.bindMemory(to: HeapObject.self, capacity: 1) //3、访问成员变量 print(heapObject.pointee.kind) print(heapObject.pointee.strongRef) print(heapObject.pointee.unownedRef)
说明:
- 首先创建一个指针,指针指向CJLTeacher
- 通过bindMemeory将指针绑定到结构体HeapObject中
- 接下来就可以通过这个指针来访问内存数据了
2.2 元组指针类型转换(假定内存绑定assumingMemoryBound)
元组和指针指向内存的数据类型不一样,就需要使用假定内存绑定
代码:
var tul = (10, 20) //UnsafePointer<T> func testPointer(_ p : UnsafePointer<Int>){ print(p) } withUnsafePointer(to: &tul) { (tulPtr: UnsafePointer<(Int, Int)>) in //不能使用bindMemory,因为已经绑定到具体的内存中了 //使用assumingMemoryBound,假定内存绑定,目的是告诉编译器ptr已经绑定过Int类型了,不需要再检查memory绑定 testPointer(UnsafeRawPointer(tulPtr).assumingMemoryBound(to: Int.self)) }
说明:
- testPointe需要传入的是一个泛型为Int的指针
- 我们此时想要传入一个元组,元组类型为(Int, Int),与Int类型不一样
- 因此无法通过memoryBind来直接指向Int内存
- 所以就需要通过assumingMemoryBound(to: Int.self)来指向
- 这是因为假定内存绑定是假绑定,不需要进行严格的类型检查
举例:获取结构体的属性的指针
struct HeapObject { var strongRef: UInt32 = 10 var unownedRef: UInt32 = 20 } func testPointer(_ p: UnsafePointer<Int>){ print(p) } //实例化 var t = HeapObject() //获取结构体属性的指针传入函数 withUnsafePointer(to: &t) { (ptr: UnsafePointer<HeapObject>) in //1. 获取变量 let strongRef = UnsafeRawPointer(ptr) + MemoryLayout<HeapObject>.offset(of: \HeapObject.strongRef)! //2. 传递strongRef属性的值 testPointer(strongRef.assumingMemoryBound(to: Int.self)) }
说明:
- 通过地址偏移拿到结构体中的strngRef变量
- 之后也是通过假定绑定将其转换为一个指针(从Uint32到Int)
2.3 通过 withMemoryRebound 临时绑定内存类型
问题:
代码实现:
var age = 10 func testPointer(_ p: UnsafePointer<Int64>){ print(p) } let ptr = withUnsafePointer(to: &age) {$0} ptr.withMemoryRebound(to: Int64.self, capacity: 1) { (ptr: UnsafePointer<Int64>) in testPointer(ptr) }
说明:
- 此处可以看到ptr的指针泛型为Int,而testPointer的参数指针泛型为Int64,所以并不能直接传递
- 而这个指针我们只是作为参数传递,所以就可以临时绑定一下
- 实现方式就是ptr.withMemoryRebound(to: Int64.self, capacity: 1)
- 在出了这个作用域后,ptr仍然是Int类型
3、总结
- 指针类型分两种
- typed pointer 指定数据类型指针,即 UnsafePointer< T > + unsafeMutablePointer
- raw pointer 未指定数据类型的指针(原生指针) ,即UnsafeRawPointer + unsafeMutableRawPointer
指针的内存管理需要手动管理
假定内存绑定和内存绑定的区别
需要注意对于指针类型指针,可以通过指针偏移来偏移内存大小,而对于未指定类型的指针,只能通过内存偏移来偏移内存大小
将一个指针绑定到内存中,其实就是指向到这个内存空间
三种绑定的区别
- 绑定:bindMemory(to: Capacity:): 更改内存绑定的类型,如果之前没有绑定,那么就是首次绑定,如果绑定过了,会被重新绑定为该类型
- 假定绑定:assumingMemoryBound假定内存绑定,这里就是告诉编译器:我的类型就是这个,你不要检查我了,其实际类型还是原来的类型
- 临时绑定:withMemoryRebound: 临时更改内存绑定类型
以上就是Swift 指针底层探索分析的详细内容,更多关于Swift 指针底层的资料请关注脚本之家其它相关文章!