7. 属性

HiMi
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一、存储属性

存储属性是一个作为特定类和结构体实例一部分的常量或变量。存储属性要么是变量存储属性（由 var 关键字引入）要么是常量存储属性（由 let 关键字引入）。存储属性这里没有什么特别要强调的，因为随处可见。

struct Person {
    let name: String
    var age: Int
}

比如这里的 name 和 age 就是我们所说的存储属性，这里我们需要加以区分的是let 和var 两者的区别：

从定义上： let 用来声明常量，常量的值一但设置好便不能再被更改；

var 用来声明变量，变量的值可以在将来再修改。

1. 从汇编的角度分析var和let

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image-20220102115933337

断点到汇编可以看到没啥区别，var和let都是存地址，我们再看一下地址：

image-20220102131458192

都是在全局区的地址，只是差了8字节，存储的值不同，其它都一样。

2. 从SIL的角度分析var和let

image-20220102132328382

由此可以发现var和let的本质区别在于编译器有没有生成set方法，如果没有set方法，你就无法给该属性赋值，这和let的定义也是符合的。

二、计算属性

存储属性是最常见的，除了存储属性，类、结构体和枚举也能够定义计算属性，计算属性并不存储值，他们提供getter 和 setter 来修改和获取值。对于存储属性来说可以是常量或变量，但计算属性必须定义为变量，而且声明计算属性时候必须包含类型，因为编译器在类型推导时需要知道返回值是什么。

struct Square {
    /// 存储属性 内存中占8字节
    var width: Double

    /// 计算属性
    var area: Double {
        get {
            width * width
        }
        set {
            width = sqrt(newValue)
        }
    }
}

var s = Square(width: 5)
print(s.area)
s.area = 36
print(s.width)
1. 汇编分析

image-20220102140534513

很明显，area的setter和getter方法都是静态调用。

2. SIL分析

image-20220102134602995

由此可以看到width是存储属性，在Square中占8字节，编译器已经生成了set和get。

这里我们需要注意的是area与width的区别:

image-20220102135121767

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area的setter中newValue是默认参数名，携带的是最新的值，当然也可以自定义参数名。

area本质上是在生成方法，setter和getter是直接调用方法并将当前实例Square的地址传入。

三、属性观察者

属性观察者会观察用来观察属性值的变化，一个willSet 当属性将被改变调用，即使这个值与原有的值相同，而 didSet 在属性已经改变之后调用。它们的语法类似于 getter 和 setter。

class Person {
    var age: Int {
        willSet {
            print("Person willSet", newValue)
        }
        didSet {
            print("Person didSet", oldValue)
        }
    }

    init(age: Int) {
        self.age = age
    }
}

class Teacher: Person {
    override var age: Int {
        willSet {
            print("Teacher willSet", newValue)
        }
        didSet {
            print("Teacher didSet", oldValue)
        }
    }
}

let t = Teacher(age: 3)
t.age = 5

执行结果：

Teacher willSet 5
Person willSet 5
Person didSet 3
Teacher didSet 3

这里需要注意的是有继承关系的类的属性观察者的调用顺序：

子类willSet > 父类willSet > 父类didSet > 子类didSet

其次初始化实例时属性观察者是不会回调的，我们可以从SIL分析一下。

1. 分析SIL

image-20220102144549812

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由此可以看出子类属性在setter时先调自己的willset然后调父类的setter，而父类setter中先调父类自己的willset再调自己的didset，最后子类再调自己didset。这与代码的执行结果是匹配的。

image-20220102150414998

Teacher在初始化时最后调到Person.init中，由此可以看到age是直接通过内存地址赋值，并不是调setter方法。因为此时Person还没有初始化完成，如果此时访问某些属性的setter或getter可能会造成内存访问错误，所以这么设计是合理的。

四、延迟存储属性（懒加载）

  • 延迟存储属性的初始值在其第一次使用时才进行计算。

  • 用关键字lazy 来标识一个延迟存储属性。

image-20220102151431319

此时查看Person实例：

image-20220102151605656

注意前16字节为metadata，这里我们忽略，主要看后面age的值，很明第一次断点时age还没有值，我们接着看下一个断点：

image-20220102151841926

当我们访问age时，age中才有值。

1. SIL分析

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这里我们需要注意几个点：

  • final标记

  • __lazy_storage_标记

  • Int?可选类型

image-20220102152557129

进一步查看可以发现，age的默认值就是可选类型的空（可选类型本质是enum）。那么当我们访问age时发生了什么？

image-20220102154903149

在bb0中我们可以看到访问age时其实是从age地址中将值取出来放到寄存器%4中，让后通过switch_enum来匹配，有值走bb1，没值走bb2。第一次访问时因为没值所以走bb2来进行赋值操作，bb2中是创建一个Int类型的值3，然后将该值给到了枚举变量，最后将枚举变量赋值给age。第二次访问时因为有值所以走bb1，bb1调了bb3其实就是将age已有的值返回（并没有走bb2重新赋值）。

此时我们可以思考一个问题，延迟存储属性时线程安全的吗？答案是否定的。如果该属性是直接返一个常量（参考age），那么影响并不大，但是如果换一种方式，比如通过闭包表达式（函数调用）创建值，就像这样：

import UIKit

class Person {
    lazy var age: Int = {
        print("init age")
        return 3
    }()
}

class ViewController: UIViewController {
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        let t = Person()

        DispatchQueue.global().async {
            print(t.age)
        }

        DispatchQueue.global().async {
            print(t.age)
        }
    }
}

执行结果：

init age
3
init age
3

很明显，age被创建了2次。所以对于非线程安全的延迟存储属性，我们需要合理使用。

五、类型属性

  • 类型属性只会被初始化一次。

  • 用关键字static 来标识一个类型属性。

    class Person {
    static var age = 3
}

print(Person.age)
Person.age = 5
print(Person.age)
1. SIL分析

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由此可以发现age被声明为全局变量，在Person中可以看到age属性只是为了让我们通过Person来访问它。那么给age赋值发生了什么，我们继续看：

image-20220102164112324

在这里我们发现调用一个方法s4main6PersonC3ageSivau，我们搜索该方法：

image-20220102164429917

在这里我们可以看到，首先获取了一个全局声明的token的全局地址放到%0，然后将%0做了指针转化放到%1，接着获取了一个globalinit方法的地址放到%2，再进行builtin once并携带两个参数%1和%2，最后将全局变量（age）的内存地址返回回去。

那么globalinit方法做了什么，我们搜索globalinit_029_12232F587A4C5CD8B1EEDF696793B2FC_func0继续往下看：

image-20220102165457178

在这里我们看到，首先创建了一个全局变量s4main6PersonC3ageSivpZ，那么这个全局变量是什么？通过xcrun swift-demangle s4main6PersonC3ageSivpZ我们可以发现这个全局变量就是Person.age；然后将全局变量地址给%1，接下就是创建一个Int类型的值3并将该值存到%1，简单来说这个方法就是给age赋值。

回到该方法调用的地方，我们继续看builtin once，从字面来看这个builtin once就是执行一次的意思，它其实是编译器字段，我们可以通过swiftc main.swift -emit-ir将当前代码降级到IR来看：

image-20220102172321486

我们可以找到这个方法s4main6PersonC3ageSivau，通过xcrun swift-demangle s4main6PersonC3ageSivau我们可以发现这个方法就是SIL中的Person.age.unsafeMutableAddressore，也就是说这个方法会调builtin once，也就是上图中的swift_once

，此时可以推测出这个swift_once方法2个入参分别是全局的token和globalinit方法。

我们继续往下，在Swift源码中搜索swift_once，最终在Once.cpp中可以看到：

image-20220102173203255

这是啥？这不就是我们熟悉gcd，predicate是我们传入的方法，context是上下文，fn是我们传入的globalinit方法，

由此我们可以看出，swift_once本质上就是dispatch_once。

2. 总结

类型属性其实就是一个全局变量，它在初始化过程中只会被初始化一次。这也是Swift中单例可以这样写的原因：

class Manager {
    static let shared = Manager()
    private init() {}
}

因为底层在帮我们用dispatch_once来初始化，从而保证了它的唯一性。

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