揭秘汇编视角下的 Swift：第十一章

引言

Swift 以其简洁、安全和高性能而闻名，但深入其底层时，汇编语言的世界将为你揭开更多秘密。本系列文章的第十一章将继续带你探索 Swift 的汇编奥秘，聚焦于元类型指针和隐藏基类。

元类型指针 X.self

在 Swift 中，X.self 是一个元类型（metadata）指针，指向存储类型相关信息的数据结构。元数据包含有关类型大小、对齐、方法和属性等信息。

当编译器遇到类型名称时，它会将该名称解析为元类型指针。例如，以下代码：

let typeInfo = Int.self

将把 Int.self 赋值给 typeInfo，指向 Int 类型的元数据。

隐藏基类 Swift.__SwiftObject

类似于 Objective-C，Swift 也具有一个隐藏的基类：Swift.__SwiftObject。所有 Swift 类都继承自 Swift.__SwiftObject。

Swift.__SwiftObject 的前 8 个字节存储一个 isa 指针，用于查找类信息。它本质上与 Objective-C 中的 isa 指针相同，用于确定对象的类型。

实例变量存储

Swift 实例变量存储在结构体的偏移量中。结构体的第一个偏移量用于存储 isa 指针，类似于 Swift.__SwiftObject。

以下代码示例显示了 String 类的实例变量布局：

struct String {
    var _isa: Swift.__SwiftObject
    var _object: UInt64
    var _countAndFlags: UInt64
}

_isa 指针指向 Swift.__SwiftObject，_object 指向实际字符串对象，_countAndFlags 存储字符串长度和标记。

方法调用

在汇编中，方法调用通过调用表实现。调用表是一个存储方法实现地址的数组。

当调用一个方法时，编译器会查找方法的调用表索引并跳转到相应地址。例如，以下代码调用 String 类的 length 方法：

let string = "Hello"
let length = string.length

汇编代码将类似于：

mov eax, [string + 16]  // 获取调用表索引
call [eax * 8 + method_table]  // 调用方法实现

结论

通过深入了解汇编视角下的 Swift，我们揭开了元类型指针、隐藏基类和方法调用背后的奥秘。这些知识为理解 Swift 的底层机制和优化代码提供了宝贵的见解。