Swift的异构值类型数组如何工作？

发布时间：2020-12-14 02:25:18 所属栏目：百科来源：网络整理

导读：我是一名刚开始使用 Swift的C程序员.我观看了Dave Abrahams的WWCD talk “Protocol Orientated Programming in Swift”,我对可以创建受协议约束的异构数组类型的方式感到好奇. 要使用视频中的示例,给定一个Drawable协议和两个实现它的结构： protocol Drawab

我是一名刚开始使用 Swift的C程序员.我观看了Dave Abrahams的WWCD talk “Protocol Orientated Programming in Swift”,我对可以创建受协议约束的异构数组类型的方式感到好奇.

要使用视频中的示例,给定一个Drawable协议和两个实现它的结构：

protocol Drawable {
    func draw(renderer: Renderer) // Renderer is another protocol
}

struct Circle : Drawable {
    func draw(renderer: Renderer) {
        // Implementation
    }
}

struct Rectangle : Drawable {
    func draw(renderer: Renderer) {
        // Implementation
    }
}

可以将Diagram定义为包含Drawables数组

struct Diagram : Drawable {
    var elements: [Drawable] = []

    func draw(renderer: Renderer) {
        for e in elements {
            e.draw(renderer);
        }
    }
}

我的问题是,这个异构元素阵列究竟是如何在幕后工作的？由于Drawable的各种实现可能会有所不同,我无法看到它们如何在内存中的高效数组中布局.这是否意味着这样的“协议数组”实际上是在表面下使用每元素堆分配和动态/虚函数调用？

虽然我没有足够的时间来完全了解它,但我对此感到好奇.我仍然认为我已经得到了一些近似值得作为答案.

首先,它来自Jason Bell的article,它提供了一些关于它如何在幕后工作的提示(不仅适用于Swift,还适用于Objective-C和其他语言).

其次,如果我采取这个简单的程序：

protocol Foo { }

struct Bar: Foo { }

var fooArray = [Foo]()

fooArray.append(Bar())
fooArray.append(Bar())
fooArray.append(Bar())

let arrayElement = fooArray[0]

print(arrayElement)

…通过执行swiftc -emit-ir unveil.swift>将其编译为LLVM IR. unveil.ir然后我可以找出对应于简单的fooArray.append(Bar())的以下IR代码：

%15 = getelementptr inbounds %P6unveil3Foo_* %3,i32 0,i32 1
store %swift.type* bitcast (i64* getelementptr inbounds ({ i8**,i64,{ i64,i8*,i32,%swift.type** (%swift.type*)*,%swift.type_pattern*,i32 }*,%swift.type* }* @_TMfV6unveil3Bar,i32 1) to %swift.type*),%swift.type** %15,align 8
%16 = getelementptr inbounds %P6unveil3Foo_* %3,i32 2
store i8** getelementptr inbounds ([0 x i8*]* @_TWPV6unveil3BarS_3FooS_,i32 0),i8*** %16,align 8
%17 = getelementptr inbounds %P6unveil3Foo_* %3,i32 0
call void @_TFV6unveil3BarCfMS0_FT_S0_()
%18 = bitcast %P6unveil3Foo_* %3 to %swift.opaque*
call void @_TFSa6appendurfRGSaq__Fq_T_(%swift.opaque* noalias nocapture %18,%swift.type* %14,%Sa* nocapture dereferenceable(8) @_Tv6unveil8fooArrayGSaPS_3Foo__)

Here你可以找到LLVM IR语法,但对我而言,上面意味着Swift数组实际上是指针数组.

此外,与IR类似,我可以使用相同的Swift线组装,这是：

leaq    __TWPV6unveil3BarS_3FooS_(%rip),%rax
leaq    __TMfV6unveil3Bar(%rip),%rcx
addq    $8,%rcx
movq    %rcx,-56(%rbp)
movq    %rax,-48(%rbp)
callq   __TFV6unveil3BarCfMS0_FT_S0_
leaq    __Tv6unveil8fooArrayGSaPS_3Foo__(%rip),%rdx
leaq    -80(%rbp),%rax
movq    %rax,%rdi
movq    -160(%rbp),%rsi
callq   __TFSa6appendurfRGSaq__Fq_T_

…再次,上面操纵指针,以确认理论.

最后,在swift.org有SIL标题SILWitnessTable.h和SILWitnessVisitor.h可以在swift / include / swift / SIL /中找到相同的建议.

实际上,我猜(我希望那些真正知道他在说什么的人会在这里称重),价值类型(例如结构)和引用类型(读取类)在Swift的引擎盖下并没有太大的不同.可能主要区别在于是否强制执行写入时.

（编辑：李大同）

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