Swift 内存管理

从编译器的视角看 Swift 的内存管理

思维导图：

文字资料

Swift 4-

ARC

原理
- 在 SIL 阶段插入 swift_retain()、 swift_release() 完成内存管理
- weak 引用会转换成 swift_weakAssign()
- unowned 引用会转换成 unowned_retain()、unowned_release()
- 纯 Swift 对象不支持 autorelease
- 主要指令
  - unowned_retain
    - 增加 HeapObject 的 unowned 计数
  - strong_retain_unowned
    - 断言对象的 strong 计数是否是正数（对象是否还活着），然后将计数 +1
  - strong_retain
    - 增加对象的 strong 计数
  - load_weak
    - 增加 Optional 引用对象的 strong 计数
  - strong_release
    - 减少对象的 strong 计数，如果为0则销毁对象；当 strong 和 unowned 同时为0时则释放对象内存
  - unowned_release
    - 减少对象的 unowned 计数；当 strong 和 unowned 同时为0时则释放对象内存
管理策略
- Strong
  - 对应 strong counter
  - 保持对象存活
  - 有一个额外的计数：物理值为0时逻辑值表示1
- Weak
  - 对应 weak counter
  - 无主引用，zeroing
  - 当对象不存在时，返回 nil
- Unowned
  - 对应 unowned counter
  - 无主引用，non-zeroing
  - 当对象不存在时，触发一个断言
  - 当 strong 为0，而 unowned 大于0时对象不会被完全释放（对象及其父类的 deinit 会被调用，然而对象头信息还在，通过头信息可以取到计数，验证以及完成后续的释放流程）

对象内存布局

引用计数采用内联方式布局，访问更快

Swift 4+

旧版本的缺点

strong 为 0 而 weak 不为 0 时无法释放对象，作为僵尸对象可能会存活很长时间

修改了内存布局

独立于对象之外内存区域存放对象相关的信息

引入了 Side Table

Side Table 和 Object 有一个指针指向彼此
出于节约内存的目的，只在需要时才创建
- 当对象被 weak 引用时
- 当 strong 或 unowned counter 值溢出时
支持后续可以拓展出其他的玩法

Weak 指向 Side Table，而不是真正的对象

由于不直接指向对象，允许保留 Weak 访问的同时提前销毁对象

Swift 对象生命周期

对象不立即销毁，而是经过 live -> deiniting -> deinited -> freed -> dead 这五个阶段

当 strong 为0时

对象进入 deinited 状态；Unowned 访问触发断言；Weak 访问返回 nil

参考资料