面试题：Swift函数参数传递机制的深度分析与应用

Question

深入分析Swift中函数参数的值传递和引用传递机制，尤其要结合类和结构体来讲解。假设你正在开发一个多线程环境下的Swift应用，有一个函数需要处理共享数据，为了保证数据的一致性，在参数传递和函数内部操作上，你会采取哪些措施？请详细说明。

Answer 1

Swift中函数参数的值传递和引用传递机制

1. 值传递（结构体、枚举等）：
   • 在Swift中，结构体和枚举是值类型。当它们作为函数参数传递时，会进行值传递。这意味着函数接收的是传入参数的一个副本。
   • 例如：

struct Point {
    var x: Int
    var y: Int
}

func movePoint(_ point: Point, byX x: Int, byY y: Int) {
    var newPoint = point
    newPoint.x += x
    newPoint.y += y
    // 这里修改的是newPoint，原传入的point不会改变
}

var myPoint = Point(x: 10, y: 10)
movePoint(myPoint, byX: 5, byY: 5)
print(myPoint) // 输出：Point(x: 10, y: 10)

2. 引用传递（类）：
   • 类是引用类型。当类的实例作为函数参数传递时，传递的是引用（内存地址）。函数内部对该实例的修改会影响到外部的实例。
   • 例如：

class Person {
    var name: String
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
}

func changeName(_ person: Person, to newName: String) {
    person.name = newName
    // 这里修改的是传入实例的name，外部实例也会改变
}

let myPerson = Person(name: "John")
changeName(myPerson, to: "Jane")
print(myPerson.name) // 输出：Jane

多线程环境下处理共享数据的措施

1. 参数传递：
   • 使用不可变值类型：如果共享数据可以用结构体表示，尽量使用不可变结构体。不可变结构体在多线程环境下天然安全，因为它们的值不会被意外修改。例如：

struct ImmutableData {
    let value: Int
}

• 传递副本：对于可变的结构体，可以传递其副本。这样不同线程操作的是不同的数据副本，避免数据竞争。例如：

struct MutableData {
    var value: Int
}

func processData(_ data: MutableData) {
    var localData = data
    // 对localData进行操作，不会影响原数据
}

• 对于类：如果必须使用类，传递类实例的引用时，要确保在访问和修改实例属性时采取同步措施。

2. 函数内部操作：
   • 使用锁：可以使用DispatchQueue的同步机制，如DispatchQueue.sync。例如：

let sharedDataQueue = DispatchQueue(label: "com.example.sharedDataQueue")
class SharedData {
    var data: Int = 0
}

let shared = SharedData()
func updateSharedData() {
    sharedDataQueue.sync {
        shared.data += 1
    }
}

• 使用信号量（Semaphore）：信号量可以控制同时访问共享资源的线程数量。例如：

let semaphore = DispatchSemaphore(value: 1)
func accessSharedResource() {
    semaphore.wait()
    // 访问共享资源
    semaphore.signal()
}

• 使用原子操作：对于简单的数值类型，可以使用原子操作来保证数据一致性。Swift标准库中没有直接的原子类型，但可以通过os_unfair_lock等底层工具实现原子操作。例如，实现一个原子计数器：

import Darwin

class AtomicCounter {
    private var value = 0
    private var lock = os_unfair_lock_s()

    func increment() {
        os_unfair_lock_lock(&lock)
        value += 1
        os_unfair_lock_unlock(&lock)
    }

    func getValue() -> Int {
        os_unfair_lock_lock(&lock)
        let currentValue = value
        os_unfair_lock_unlock(&lock)
        return currentValue
    }
}