Swift 不可复制类型: 定义唯一所有权提高性能
时间:2026-08-20 23:39:31 349浏览 收藏
前言
大家好,我是一牛。今天要和诸位聊聊Swift引入的新特性——不可复制类型~Copyable 。在Swift中,值类型(结构体、枚举)是可复制的,也就是说可以创建多个相同副本。但有时候,我们需要对某种资源实现独占,无论是结构体还是枚举类型,都不太合适。类虽能表示唯一资源,但其引用可被复制,所以类始终会共享资源所有权。如此一来,便在内存分配和引用计数上产生了开销,同时还带来了复杂性和不安全性。不可复制类型正是在这样的背景下应运而生的。
可复制类型
在回答不可复制类型是什么时,我们先回顾下什么是可复制类型。对此,我们有三点共识。
Copyable是一个标记协议。和Sendable一样,它没有任何实现要求。- 它描述了一种可以被复制的能力
- 在 Swift 中,一切都是默认可复制的
具体来说,对于值类型,考察以下代码
// 枚举
enum Planet {
case Mars
case Earth
case Mecury
}
let p1 = Planet.Earth
let p2 = p1
// 结构体
let s1 = "Hello, ~Copyable"
let s2 = s1
我们可以简单画一下它们各自的内存模型。
可以看出对于枚举类型,赋值后, p1 和 p2 指向的内存是不一样的,他们的内容相同。同理对于结构体也是相同的行为。
即使我们在赋值结束后修改了p2或者s2,也不会改变p1和s1,这是因为复制前后指向的内存不再相同。
- 对于引用类型,情况就不一样了,考察以下代码
let c1 = C()
let c2 = c1
let c3 = c1
class C {}
对于类对象Swift 使用的是自动引用计数,也就是说c1,c2,c3 都持有C的实例,赋值前后指向的内存没有改变,所以修改c3会改变这个实例。
不可复制类型
你可以使用~Copyable来抑制默认的复制能力
enum Planet: ~Copyable {
case Mars
case Earth
case Mecury
}
let p1 = Planet.Earth
let p2 = consume p1 // consume 关键字可以可以省略
p1 // error: 'p1' used after consume
当我们将 p1 赋值给 p2后,此时所有权已归属p2, 编译器保证我们不能再访问p1, 从而达到资源的唯一访问。注意的这里的 consume可以被省略。
所有权
对于不可复制类型,我们有三种所有权形式。
-
Consuming
func investigate(_ planet: consuming Planet) {} let p1 = Planet.Earth investigate(p1) p1 // 'p1' used after consume- p1 消耗完之后不能被调用端访问
- 我们可以在方法
investigate内部修改参数 - 方法
investigate获得了参数的所有权
-
Borrowing
let p1 = Planet.Earth search(p1) p1 // Works. func search(_ planet: borrowing Planet) {}search方法没有获得参数的所有权- 调用端在 search 方法之后还能访问 p1
- search 方法内部不能修改参数
-
Inout
var p1 = Planet.Earth simulate(&p1) p1 // Works. func simulate(_ planet: inout Planet) { var newPlanet = consume planet newPlanet = .Earth planet = newPlanet }- 可以消耗参数
- 但是在函数作用域结束之前必须重新初始化参数
用法
Borrowing 和 Consuming 也可以用在方法名前
struct Planet: ~Copyable {
consuming func destory() {
discard self
}
borrowing func rotate() {
}
deinit {
print(#function)
}
}
var p1 = Planet.Earth
p1.destory()
p1.destory() //error: 'p1' consumed more than once
- 可以将函数标记为消耗性函数,默认是
borrowing - 消耗性函数作用域结束之前,系统会调用
deinit函数 - 可以在消耗性函数作用域结束之前,调用
discard self, 这样deinit函数不再被调用
总结
理解不可复制类型的前提是理解可复制类型,当我们掌握值类型和引用类型的内存模型,掌握不可复制类型变得极其简单。通过使用不可复制类型,我们可以提高系统的安全性和性能。
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