Swift在什么情况会发生内存访问冲突详解
前言
众所周知,Swift是一门类型安全的语言,它会通过编译器报错来阻止你代码中不安全的行为。比如变量必须在使用之前声明、变量被销毁之后内存不能在访问、数组越界等问题。
Swift会通过对于修改同一块内存,同一时间以互斥访问权限的方式(同一时间,只能有一个写权限),来确保你的代码不会发生内存访问冲突。虽然Swift是自动管理内存的,在大多数情况下你并不需要关心这个。但理解何种情况下会发生内存访问冲突也是十分必要的。
首先,来看一下什么是内存访问冲突。
内存访问冲突
当你设值或者读取变量的值得时候,就会访问内存。
varage=10//写权限 print(age)//读权限
当我们对同一块内存,同时进行读写操作时,会产生不可预知的错误。比如上面的age,假如在你读取它值的期间有别的代码将它设为20,那么你读取到的有可能是10,也有可能是20。这就产生了问题。
内存访问冲突:对同一块内存,同时进行读写操作,或者同时进行多个写入操作时,就会造成内存访问冲突。
了解了什么是内存访问冲突,下面来看下什么情况下回造成内存访问冲突。
In-Out参数
当In-Out参数为全局变量,并且该变量在函数体内被修改时,就会造成内存访问冲突。比如下面的代码:
varage=10 funcincrement(_num:inoutInt){//step1 num+=age//step2 } increment(&age)
increment(:)在整个函数体内,对所有的In-Out参数都有写权限。在上述代码中,step1已经获得了age的写权限,而step2有得到了age的读权限,这样就造成了同一块内存,同时进行了读写操作。从而造成了内存访问冲突。
上面的问题可以通过将age拷贝一份来解决:
//step1 varcopyOfAge=age increment(©OfAge) age=copyOfAge
step1将age的值拷贝到另一块内存上,这样在函数体内就是存在对age的读权限和对copyOfAge的写权限,因为age和copyOfAge是两块内存,所以就不会造成内存访问冲突。
结构体的mutating函数
对于结构体的mutating函数来说,它整个函数体都有self的写权限。
structPerson{ varage:Int mutatingfuncincrement(_num:inoutInt){ age+=num } } varp1=Person(age:10) p1.increment(&p1.age)
上述的代码编译器会报错:Overlappingaccessesto'p1',butmodificationrequiresexclusiveaccess;considercopyingtoalocalvariable。很明显这是一个内存访问冲突。
In-Out参数获得了p1的写权限;mutating函数也获得了p1的写权限。同一块内存,同时有两个写操作。造成内存访问冲突。可以通过同上的拷贝操作来解决。
值类型的属性
对于结构体、枚举、元祖等值类型来说,修改它们的属性就相当于修改它们整个的值。比如下面的代码:
funcincrement(_num1:inoutInt,_num2:inoutInt){ print(num1+num2) } vartuple=(age:10,height:20) increment(&tuple.age,&tuple.height)
&tuple.age拿到了tuple的写权限,&tuple.height又拿了tuple的写权限。同一块内存,同时有两个写操作。造成内存访问冲突。
这个问题可以通过局部变量来解决:
funcsomeFunction(){ vartuple=(age:10,height:20) increment(&tuple.age,&tuple.height) }
因为在someFunction()函数里,age和height没有产生任何的交互(没有在其期间去读取或者写入age和height),所以编译器可以保证内存安全。
PS:关于评论区的问题,在someFunction()函数里没有任何交互是什么意思?
答:在someFunction()里,编译器可以保证没有别的线程来读取或者修改tuple。因此,可以保证内存安全。而对于全局变量,编译器无法保证是否有别的线程在读取或者修改。
下面的代码就是在函数体内有交互的代码,虽然是局部变量,但涉及多个线程修改tuple的值,因此会造成内存访问冲突:
funcsomeFunction(){ vartuple=(age:10,height:20) DispatchQueue.main.async{ tuple.age+=10 } DispatchQueue.main.async{ increment(&tuple.age,&tuple.height) } }
总结
对同一块内存,同时进行读写操作,或者同时进行多个写入操作时,就会造成内存访问冲突。
会造成内存访问冲突的情况:
- In-Out为全局参数,并且在函数体内修改了它。
- 结构体的mutating函数内修改结构体的值。
- 同一值类型的多个属性当做函数的In-Out参数。
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