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Swift系列七 - 汇编分析值类型

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通过汇编分下值类型的本质。

一、值类型

值类型赋值给varlet或者给参数传参,是直接将所有内容拷贝一份。类似于对文件进行复制粘贴操作,产生了全新的文件副本,属于深拷贝(deep copy)。

示例:

func testStruct() {
    struct Point {
        var x: Int
        var y: Int
    }
    
    var p1 = Point(x: 10, y: 20)
    print("before:p1.x:\(p1.x),p1.y:\(p1.y)")
    var p2 = p1
    print("before:p2.x:\(p2.x),p2.y:\(p2.y)")
    p2.x = 30
    p2.y = 40
    print("after:p1.x:\(p1.x),p1.y:\(p1.y)")
    print("after:p2.x:\(p2.x),p2.y:\(p2.y)")
}
/*
 输出:
 before:p1.x:10,p1.y:20
 before:p2.x:10,p2.y:20
 after:p1.x:10,p1.y:20
 after:p2.x:30,p2.y:40
 */

通过上面的示例可以看出,给p2重新赋值确实没有影响到p1的值。

1.1. 内存分析

我们也可以通过内存看下上面示例中变量地址是否发生改变,如果生成了新的地址值,则说明是深拷贝。

func testStruct() {
    struct Point {
        var x: Int
        var y: Int
    }
    
    var p1 = Point(x: 10, y: 20)
    var p2 = p1    
    print(Mems.ptr(ofVal: &p1))
    print(Mems.ptr(ofVal: &p2))
}
/*
 输出:
 0x00007ffeefbff4c0
 0x00007ffeefbff490
 */

打印结果显示:p2p1的内存地址是不同的,所以修改p2不会影响p1

1.2. 汇编分析(局部变量)

第一步:示例代码:

第二步:进入汇编代码后先查找立即数:

第三步:进入p1的初始化方法中:

第四步:继第三步finish后,继续回到之前的汇编:

movq   %rax, -0x10(%rbp)
movq   %rdx, -0x8(%rbp)
movq   %rax, -0x20(%rbp)
movq   %rdx, -0x18(%rbp)
movq   $0x1e, -0x20(%rbp)
movq   $0x28, -0x18(%rbp)

通过上面分析得出:

  • p1的变量x内存地址:rbp-0x10

  • p1的变量y内存地址:rbp-0x8

  • 且p1的两个变量相差rbp-0x8-(rbp-0x10) = 8个字节;

  • p1的内存地址是rbp-0x10

  • 0x1e赋值给rbp-0x20的地址,和上面的rax赋值给rbp-0x20是同一个地址,并且仅仅修改了一次。

所以,通过汇编也可以有力的证明值类型传递是深拷贝。

扩展:%edi%esi是局部变量,将来传给形参后会变成%rdi%rsi

1.3. 汇编分析(全局变量)

第一步:示例代码:

第二步:查看汇编:

进入init方法发现和上面的1.2分析基本一致,rdi给了raxrsi给了rdx

第三步:继续往后面看call之后的代码:

rip就是下一条指令的地址。
rax:10
rdx:20

0x100000ba4 <+52>:  movq   %rax, 0x664d(%rip)
把rax给了地址:0x100000bab + 0x664d = 0x1000071f8

0x100000bab <+59>:  movq   %rdx, 0x664e(%rip) 
把rdx给了地址:0x100000bb2 + 0x664e = 0x100007200

0x100000bb2 <+66>:  movq   %rcx, %rdi

观察发现:rdx和rax刚好相差了0x100007200 - 0x1000071f8 = 8个字节。

--------------------------------------------------------

0x100000bce <+94>:  movq   0x6623(%rip), %rax
把地址 0x100000bd5 + 0x6623 = 0x1000071f8 给了rax

0x100000bd5 <+101>: movq   %rax, 0x662c(%rip)
把rax给了地址:0x100000bdc + 0x662c = 0x100007208

0x100000bdc <+108>: movq   0x661d(%rip), %rax 
把地址 0x100000be3 + 0x661d = 0x100007200 给了rax

0x100000be3 <+115>: movq   %rax, 0x6626(%rip)
把rax给了地址:0x100000bea + 0x6626 = 0x100007210

0x100000bea <+122>: leaq   -0x18(%rbp), %rdi

--------------------------------------------------------
观察发现:
0x1000071f8就是上面的10,0x100007200就是上面的20
就是说,
把0x1000071f8里面的值(10)取出来赋值给了另外一块内存地址
0x100007208;
把0x100007200里面的值(20)取出来赋值给了另外一块内存地址0x100007210
并且,
0x100007210和0x100007208相差8个字节。

通过上面的分析可以得出,p1的内存地址就是0x1000071f8,p2的内存地址是0x100007208。也可以证明值类型是深拷贝。

经验:

  • 内存地址格式为:0x486f(%rip),一般是全局变量,全局区(数据段);
  • 内存地址格式为:-0x8(%rbp),一般是局部变量,栈空间。
  • 内存地址格式为:0x10(%rax),一般是堆空间。

规律:

  • 全局变量意味着内存地址是固定的;
  • 局部变量的地址依赖rbp,而rbp右依赖于rsprsp是外部传进来的(即函数调用)。

1.4. 赋值操作

Swift标准库中,为了提升性能,StringArrayDictionarySet采取了Copy On Write的技术。

Copy On Write: 当需要进行内存操作(写)时,才会进行深度拷贝。

对于标准库值类型的赋值操作,Swift能确保最佳性能,所以没必要为了保证最佳性能来避免赋值。

建议:不需要修改的,尽量定义为let

1.4.1. 示例代码一(字符串):

var str1 = "idbeny"
var str2 = str1
str2.append("1024星球")
print(str1)
print(str2)
/*
 输出:
 idbeny
 idbeny1024星球
 */

1.4.2. 示例代码二(数组):

var arr1 = ["1", "2", "3"]
var arr2 = arr1
arr2.append("4")
arr1[0] = "one"
print(arr1)
print(arr2)
/*
 输出:
 ["one", "2", "3"]
 ["1", "2", "3", "4"]
 */

1.4.3. 示例代码三(字典):

var dict1 = ["name": "大奔", "age": 20] as [String : Any]
var dict2 = dict1
dict1["name"] = "idbeny"
dict2["age"] = 30
print(dict1)
print(dict2)
/*
 输出:
 ["name": "idbeny", "age": 20]
 ["name": "大奔", "age": 30]
 */

二、引用类型

引用赋值给varlet或者给函数传参,是将内存地址拷贝一份。

类似于制作一个文件的替身(快捷方式),指向的是同一个文件。属于浅拷贝(shallow copy)。

2.1. 内存分析

示例代码:

class Size {
    var width: Int
    var height: Int
    init(width: Int, height: Int) {
        self.width = width
        self.height = height
    }
}

func test() {
    var s1 = Size(width: 10, height: 20)
    var s2 = s1
    print("s1指针的内存地址:",Mems.ptr(ofVal: &s1))
    print("s1指针指向的内存地址:",Mems.ptr(ofRef: s1))
    print("s2指针的内存地址:",Mems.ptr(ofVal: &s2))
    print("s2指针指向的内存地址:",Mems.ptr(ofRef: s2))
}
test()
/*
 输出:
 s1指针的内存地址: 0x00007ffeefbff478
 s1指针指向的内存地址: 0x000000010061fe80
 s2指针的内存地址: 0x00007ffeefbff470
 s2指针指向的内存地址: 0x000000010061fe80
 */

示例代码在内存中的表现:

思考: s2.width = 11; s2.height = 22,代码执行后,s1.widths1.height分别是多少?
s2.width == 11, s2.height == 22,因为修改的是指针指向的内存地址保存的数据,而s1s2指向的是同一块内存。

2.2. 汇编分析

第一步:示例代码:

第二步:查看初始化方法函数的返回值:

通过lldb指令得到rax的地址:

(lldb) register read rax
输出:rax = 0x0000000100599840

再通过View Memory查看rax保存的数据有哪些:

第三步:找到p1p2

函数地址rax给了局部变量-0x10(%rbp),所以-0x10(%rbp)就是p1,同理-0x28(%rbp)是p2。

第四步:查看s2widthheight是如何被修改的:

  • 前面通过movq %rax, -0x28(%rbp)把函数返回值rax给了-0x28(%rbp)
  • 之后又通过movq -0x28(%rbp), %rdx把函数返回值给了rdx
  • 经过(%rdx), %rsi0x68(%rsi), %rsi中转后,把rdx给了rsi
  • $0xb, %edi其实是把值11给了edi(即rdx)。

所以,width和height其实修改的是同一块内存地址。

2.3. 赋值操作

示例代码:

class Size {
    var width: Int
    var height: Int
    init(width: Int, height: Int) {
        self.width = width
        self.height = height
    }
}
var s1 = Size(width: 10, height: 20)
s1 = Size(width: 11, height: 22)

在内存中的表现:

s1刚开始指向堆空间02,后又指向堆空间01。当堆空间02没有强指针指向时就会被销毁。

三、值类型、引用类型的let

使用let时,
结构体:

  • 结构体整体不能被覆盖;
  • 结构体成员值也不能修改。

引用类型:

  • 指针是不能重新指向新内存的。
  • 指针指向的内存数据是可以修改的。


转载:https://blog.csdn.net/yangbenben8866/article/details/116199548
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