Swift 引用计数的底层解析

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2023-10-30 16:18:41

在深入研究 Swift 中引用计数的内部机制之前，让我们回顾一下基础知识。当我们在 Swift 中创建类实例时，系统会维护一个称为引用计数的内部计数器。此计数器跟踪引用该实例的属性、变量和其他对象的次数。

在对象的生命周期中，引用计数在以下情况下会递增：

当一个新变量或属性引用该对象时
当该对象被传递给一个函数或闭包作为参数时
当该对象被存储在一个数组或集合中时

类似地，引用计数在以下情况下会递减：

当一个变量或属性不再引用该对象时
当该对象从数组或集合中被移除时
当该对象被释放时

当引用计数达到 0 时，表示该对象不再被任何对象引用，因此可以安全地从内存中释放。

引用计数的底层实现

Swift 的引用计数系统是由称为自动引用计数（ARC）的编译器优化实现的。ARC 跟踪每个类的引用计数，并在需要时自动递增或递减计数。这消除了手动管理内存的需要，从而简化了开发人员的代码。

在底层，引用计数存储在每个对象的头信息中。头信息是一个小数据结构，包含指向对象元数据的指针，以及一个名为“strong_count”的引用计数字段。该字段存储对象当前的强引用数。

引用类型

Swift 提供了三种不同的引用类型：

强引用（strong reference） ：强引用是 ARC 中最常见的引用类型。当一个变量或属性声明为 strong 时，它建立一个强引用到该对象，这意味着该对象在引用有效期间不能被释放。
弱引用（weak reference） ：弱引用与强引用相似，但它们不会阻止对象被释放。当一个对象不再被任何 strong 引用引用时，即使还有弱引用指向该对象，它也会被释放。这对于防止循环引用非常有用，循环引用会导致对象永远无法被释放。
无主引用（unowned reference） ：无主引用是一种特殊的引用类型，用于在对象的生命周期期间始终与另一个对象相关联的对象。这意味着无主引用对象不能比其所有者对象存在更长时间。如果所有者对象被释放，无主引用对象也将被释放。

引用计数的实际示例

考虑以下代码示例：

class Person {
    var name: String
    weak var spouse: Person?

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    deinit {
        print("\(name) has been deallocated.")
    }
}

var john = Person(name: "John")
var jane = Person(name: "Jane")
john.spouse = jane
jane.spouse = john

john = nil
jane = nil