多角度剖析 Swift 函数派发机制
2023-12-17 08:48:44
函数派发方式 能够在编译期确定执行方法的方式叫做静态分派 Static dispatch，无法在编译期确定，只能在运行时去确定执行方法的分派方式叫做动态分派 Dynamic dispatch。 静态分派主要用于函数重载、虚函数、模板函数等场景，动态分派主要用于多态场景，即同一方法在不同对象上可以有不同的行为。
在 Swift 中，函数派发机制主要分为静态分派和动态分派两种。
静态分派
静态分派是指在编译期就可以确定函数的调用目标。这通常发生在函数重载的情况下，即一个函数有多个不同的实现，编译器会根据参数类型来选择正确的实现。例如：
func max(a: Int, b: Int) -> Int {
return a > b ? a : b
}
func max(a: Double, b: Double) -> Double {
return a > b ? a : b
}
let x = max(1, 2) // 调用 Int 版本的 max 函数
let y = max(1.0, 2.0) // 调用 Double 版本的 max 函数
在上面的例子中，编译器在编译时就知道应该调用哪个版本的 max 函数，因此这是一个静态分派的例子。
动态分派
动态分派是指在运行时才能确定函数的调用目标。这通常发生在多态的情况下，即同一方法在不同对象上可以有不同的行为。例如：
class Animal {
func speak() {
print("Animal")
}
}
class Dog : Animal {
override func speak() {
print("Woof!")
}
}
class Cat : Animal {
override func speak() {
print("Meow!")
}
}
let dog = Dog()
let cat = Cat()
dog.speak() // 输出 "Woof!"
cat.speak() // 输出 "Meow!"
在上面的例子中，编译器无法在编译时确定应该调用哪个版本的 speak 方法，因此这是一个动态分派的例子。
方法分派
方法分派是函数派发的一种特殊情况，它专用于类方法和实例方法的调用。在 Swift 中，方法分派分为静态分派和动态分派两种。
静态方法分派
静态方法分派是指在编译期就可以确定要调用哪个类的方法。这通常发生在类方法的情况下，即一个类有多个不同的类方法，编译器会根据参数类型来选择正确的方法。例如：
class Animal {
static func eat() {
print("Animal eats")
}
}
class Dog : Animal {
static func eat() {
print("Dog eats")
}
}
Animal.eat() // 调用 Animal 类的方法
Dog.eat() // 调用 Dog 类的方法
在上面的例子中，编译器在编译时就知道应该调用哪个类的 eat 方法，因此这是一个静态方法分派的例子。
动态方法分派
动态方法分派是指在运行时才能确定要调用哪个类的方法。这通常发生在实例方法的情况下，即一个类有多个不同的实例方法，编译器无法在编译时确定应该调用哪个方法。例如：
class Animal {
func speak() {
print("Animal")
}
}
class Dog : Animal {
override func speak() {
print("Woof!")
}
}
class Cat : Animal {
override func speak() {
print("Meow!")
}
}
let dog = Dog()
let cat = Cat()
dog.speak() // 输出 "Woof!"
cat.speak() // 输出 "Meow!"
在上面的例子中，编译器无法在编译时确定应该调用哪个类的 speak 方法，因此这是一个动态方法分派的例子。
派发优化
Swift 编译器会对函数派发进行优化，以减少函数调用的开销。这些优化包括：
- 内联优化 ：编译器可能会将一些简单的函数内联到调用它的函数中，从而消除函数调用的开销。
- 尾调用优化 ：编译器可能会将尾调用转换为跳转指令，从而消除函数调用的开销。
- 虚拟函数表 ：编译器可能会为每个类生成一个虚拟函数表，其中包含了该类所有虚函数的地址。当调用一个虚函数时，编译器会根据调用者的类型从虚拟函数表中找到要调用的函数的地址，从而减少函数调用的开销。
总结
Swift 函数派发机制是 Swift 语言中的一种重要机制，它决定了函数在运行时是如何被调用的。Swift 函数派发机制分为静态分派和动态分派两种，静态分派主要用于函数重载、虚函数、模板函数等场景，动态分派主要用于多态场景。Swift 编译器会对函数派发进行优化，以减少函数调用的开销。
