Swift -03:方法调用和指针

1.方法调用

对于结构体中的⽅法都是静态调⽤(直接调⽤),那对于类⽐的 class 中的⽅法那?我们类中声明的⽅法 是通过 V-table 来进⾏调度的。

1.1结构体方法调用

struct MyStruct {
    func method1()  {
        print("method1")
    }
    func method2()  {
        print("method2")
    }
}
let myStruct = MyStruct()
myStruct.method1()

我们看断点


image.png

1.2类实例方法调用

我们定义如下类

class PWTeacher {
    func method1()  {
        print("method1")
    }
    func method2()  {
        print("method2")
    }
    func method3()  {
        print("method3")
    }
}

查看sil文件

sil_vtable PWTeacher {
  #PWTeacher.method1: (PWTeacher) -> () -> () : @main.PWTeacher.method1() -> () // PWTeacher.method1()
  #PWTeacher.method2: (PWTeacher) -> () -> () : @main.PWTeacher.method2() -> () // PWTeacher.method2()
  #PWTeacher.method3: (PWTeacher) -> () -> () : @main.PWTeacher.method3() -> () // PWTeacher.method3()
  #PWTeacher.init!allocator: (PWTeacher.Type) -> () -> PWTeacher : @main.PWTeacher.__allocating_init() -> main.PWTeacher    // PWTeacher.__allocating_init()
  #PWTeacher.deinit!deallocator: @main.PWTeacher.__deallocating_deinit  // PWTeacher.__deallocating_deinit
}

我们创建实例,并调用方法,通过断点看调用

let t = PWTeacher()
t.method1()
t.method2()
t.method3()
image.png

通过汇编调试,我们可以看出在结构体调用方法时,是直接call地址,而类实例调用方法时,则是通过偏移找到方法在vtable的位置,然后再call调用。我们可以看出method1,method2,method3,在偏移时,之间相差8字节。
extension的调用方式呢

extension PWTeacher {
    func method4()  {
        print("method4")
    }
}
let t = PWTeacher()
t.method4()

我们通过汇编调试,看一下


image.png

extension中的方法调用和struct中的方法调用是一样的都是直接调用。

1.3.方法关键字

final 关键字修饰方法

我们调用final修饰的方法,从汇编看出是直接调用,从sil文件可以看到vtable文件没有被final修饰的方法。

@objc修饰方法

调用还是在vtable中通过偏移找到函数指针进行调用的
在sil中我们可以看到


image.png

经过@objc修饰的函数在sil中会生成两个函数,一个供swift调用,一个供OC调用,但是供OC函数内还是调用供的swift调用的函数。

swfit类继承NSObject,

我们在oc中可以访问,方法属性如果添加@objc,oc内也可以访问

class PWTeacher :NSObject{
   @objc  var age:Int = 10
    @objc func teachMethod(){
        print("teachMethod")
    }
}

我们可以在项目-Swift.h文件中看到

SWIFT_CLASS("_TtC10OCAndSwift9PWTeacher")
@interface PWTeacher : NSObject
@property (nonatomic) NSInteger age;
- (void)teachMethod;
- (nonnull instancetype)init OBJC_DESIGNATED_INITIALIZER;
@end
image.png

dynamic关键字

class PWTeacher {
  dynamic func method1()  {
        print("method2")
    }

}
let t = PWTeacher()
t.method1()

swift调用的时候,还是调用vtable方法表,

dynamic加@objc关键字

class PWTeacher {
@objc  dynamic func method1()  {
        print("method2")
    }
}
let t = PWTeacher()
t.method1()

我们看汇编


image.png

经过objc dynamic修饰的,方法调用objc_msgSend

dynamic加@_dynamicReplacement

class PWTeacher {
dynamic func method()  {
        print("method")
    }

}
extension PWTeacher {

    @_dynamicReplacement(for:method)
    func method1()  {
        print("method1")

        
    }
}
let t = PWTeacher()
t.method()
t.method1()

打印结果

method1
method1

调用method时,实质是调用的method1。调用method1和原先不变。

1.4.补充arm64下的汇编指令

blr ; 带返回的跳转指令,跳转到指令后边跟随寄存器中保存的地址
mov: 将某⼀寄存器的值复制到另⼀寄存器(只能⽤于寄存器与寄存器或者寄存器 与常量之 间传值,不能⽤于内存地址),如: 6 mov x1, x0 将寄存器 x0 的值复制到寄存器 x1 中
ldr: 将内存中的值读取到寄存器中,如: 9 ldr x0, [x1, x2] 将寄存器 x1 和寄存器 x2 相加作为地址,取该内存 地址的值放⼊寄存器 x0 中
str : 将寄存器中的值写⼊到内存中,如: 12 str x0, [x0, x8] , 将寄存器 x0的值保存到内存[x0 + x8]处
bl: 跳转到某地址

2.指针

原始指针的使用

let p = UnsafeMutableRawPointer.allocate(byteCount: 32, alignment: 8)
for i in 0..<4 {
    p.advanced(by: i*8).storeBytes(of: i+1, as: Int.self)
}
for i in 0..<4 {
let value =  p.load(fromByteOffset: i*8, as: Int.self)
    print(value)
}
p.deallocate()

allocate:分配32字节的内存大小
advanced:代表当前p前进的步长,对于RawPointer来说,我们需要移动的是

withUnsafePointer的使用

var age = 18
age = withUnsafePointer(to: &age){
    ptr in
    ptr.pointee + 12
}
print(age)

能正常打印
如果我们想在内部修改ptr的值则可以使用withUnsafeMutablePointer

var age = 18
withUnsafeMutablePointer(to: &age){
    ptr in
    ptr.pointee += 12
}
print(age)

打印结果是30

UnsafeMutablePointer的使用

var ptr = UnsafeMutablePointer<Int>.allocate(capacity: 1);
ptr.initialize(to: 20)
ptr.deinitialize(count: 1)
ptr.deallocate()
print(ptr.pointee)

allocate和deallocate,initialize和deinitialize是成对出现的
结构体指针的使用

struct PWPerson {
    var age = 18
    var height = 180
}
var ptr = UnsafeMutablePointer<PWPerson>.allocate(capacity: 2)
ptr.initialize(to: PWPerson())
ptr.advanced(by: 1).initialize(to: PWPerson(age: 20, height: 190))
//方法1访问
print(ptr[0])
print(ptr[1])
//方法2访问
print(ptr.pointee)
print((ptr+1).pointee)
//方法3访问
print(ptr.pointee)
print(ptr.successor().pointee)

ptr.deinitialize(count: 2)
ptr.deallocate()

在advanced中因为我们知道类型所以知道一次要移动的字节数,所以我们在这里写1,2,3等步数,
而UnsafeMutableRawPointer移动的是字节数,因为不知道步长是多少。

swift实例转化成结构体

class PWTeacher {
    var age:Int = 18
    
}
struct HeapObject {
    var kind:UnsafeRawPointer
    var strongRef:UInt32
    var unownedRed :UInt32

}
struct lg_swift_class {
    var kind: UnsafeRawPointer
    var superClass: UnsafeRawPointer
    var cachedata1: UnsafeRawPointer
    var cachedata2: UnsafeRawPointer
    var data: UnsafeRawPointer
    var flags: UInt32
    var instanceAddressOffset: UInt32
    var instanceSize: UInt32
    var flinstanceAlignMask: UInt16
    var reserved: UInt16
    var classSize: UInt32
    var classAddressOffset: UInt32
    var description: UnsafeRawPointer

}

var t = PWTeacher()
//Unmanaged 类似于OC和CF所有权的转换
let ptr = Unmanaged.passUnretained(t as AnyObject).toOpaque()
//ptr获得的指针类型为UnsafeMutableRawPointer
//通过bindMemory,从RawPointer转换成UnsafeMutablePointer,
let heapPoiner = ptr.bindMemory(to: HeapObject.self, capacity: 1)
let metaPtr = heapPoiner.pointee.kind.bindMemory(to: lg_swift_class.self, capacity: 1)

print(metaPtr.pointee)

总结:
Unmanaged.passUnretained是把一个UnsafePointer(UnsafeMutablePointer)类型的指针转成UnsafeMutableRawPointer
ptr.bindMemory:是UnsafeMutableRawPointer指针绑定为UnsafePointer(UnsafeMutablePointer)指针,如果ptr已经是UnsafePointer(UnsafeMutablePointer)则重新绑定
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

UnsafePointer类型的转换 UnsafePointer<(Int,Int)>转化成UnsafePointer<Int>

var tul = (10,12)
func test(ptr:UnsafePointer<Int>){
    print(ptr.pointee)
}
withUnsafePointer(to: &tul) {
    (tulPtr:UnsafePointer<(Int,Int)>) in
    test(ptr: UnsafeRawPointer(tulPtr).assumingMemoryBound(to: Int.self))
}

assumingMemoryBound: 假定内存绑定,这⾥是告诉编译器:哥们我就是这种类型,你不要检查我 了

withMemoryRebound UnsafePointer<Int>转化成UnsafePointer<UInt64 >

var age = 10
func test(ptr:UnsafePointer<UInt64>) {
    print(ptr.pointee)
}
withUnsafePointer(to: &age) { (ptr:UnsafePointer<Int>)  in
    test(ptr: ptr.withMemoryRebound(to: UInt64.self, capacity: 1){$0})
}
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