面试题：深度剖析Swift ARC机制下的类与结构体的内存管理差异

类（class）和结构体（struct）在ARC机制下内存管理的本质差异

内存分配方式
- 类（class）：类是引用类型，实例存储在堆上。当创建一个类的实例时，会在堆上分配一块内存来存储实例的属性和方法。多个变量可以引用同一个类实例，因为它们存储的是指向堆上实例的指针。例如：
```
class Person {
    var name: String
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
}
let person1 = Person(name: "Alice")
let person2 = person1
```
这里person1和person2都指向堆上同一个Person实例。
- 结构体（struct）：结构体是值类型，实例存储在栈上（在某些复杂情况下，也可能在堆上，如作为函数返回值且栈空间不足时）。当创建一个结构体实例时，会在栈上分配一块内存来存储其所有属性。例如：
```
struct Point {
    var x: Int
    var y: Int
}
var point1 = Point(x: 10, y: 20)
var point2 = point1
```
这里point2是point1的一个副本，它们在栈上占据不同的内存位置。

引用计数与对象生命周期

类（class）：ARC通过引用计数来管理类实例的生命周期。当一个类实例的引用计数降为0时，ARC会自动释放该实例所占用的堆内存。例如：

class MyClass {
    deinit {
        print("MyClass instance deallocated")
    }
}
var obj: MyClass? = MyClass()
obj = nil // 此时MyClass实例引用计数降为0，ARC释放其内存，会打印"MyClass instance deallocated"

结构体（struct）：结构体没有引用计数的概念。其生命周期由作用域决定，当结构体实例离开其作用域时，栈上为其分配的内存会自动释放。例如：

struct MyStruct {
    deinit {
        print("MyStruct instance deallocated")
    }
}
func testStruct() {
    var s = MyStruct()
    // s离开这个函数作用域时，自动释放内存，会打印"MyStruct instance deallocated"
}
testStruct()

内存布局
- 类（class）：类实例的内存布局相对复杂，除了存储实例的属性外，还需要额外的空间来存储元数据指针（用于获取类的类型信息等）以及引用计数等信息。这使得类实例在堆上占用的空间相对较大。
- 结构体（struct）：结构体的内存布局较为简单，它紧密地存储其所有属性，没有额外的用于引用计数等的开销（除了可能有的对齐填充），所以通常在内存使用上更为紧凑。

对性能表现的影响

类（class）：
- 优点：由于是引用类型，在传递大对象时，传递的是指针，开销较小。适用于需要共享数据的场景，如在多个视图控制器之间共享一个数据模型。
- 缺点：引用计数的维护会带来一定的开销，尤其是在频繁创建和销毁类实例的场景下。同时，堆内存的分配和释放比栈内存更复杂，可能导致性能瓶颈。
结构体（struct）：
- 优点：值类型的特性使得结构体在栈上分配和释放内存速度快，没有引用计数的开销。适用于简单的数据存储和传递，如表示坐标、尺寸等。
- 缺点：在传递大结构体时，由于是值传递，会进行副本创建，开销较大。

在复杂数据结构和应用场景中的优化

复杂数据结构
- 类（class）：在构建复杂的、需要共享状态的数据结构时，如树、图等，类更为合适。例如，构建一个共享的文件系统树结构：
```
class FileNode {
    var name: String
    var children: [FileNode] = []
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
}
let root = FileNode(name: "root")
let subNode1 = FileNode(name: "sub1")
root.children.append(subNode1)
```
这里不同的节点可以共享部分数据，通过引用计数管理内存。
- 结构体（struct）：对于简单的数据集合，如数组中的元素是简单的数据结构时，结构体更合适。例如，一个存储游戏角色位置的数组：
```
struct CharacterPosition {
    var x: Float
    var y: Float
}
var positions: [CharacterPosition] = []
for _ in 0..<1000 {
    let pos = CharacterPosition(x: Float.random(in: 0...100), y: Float.random(in: 0...100))
    positions.append(pos)
}
```
这里结构体的紧凑内存布局和快速的栈分配释放有助于提高性能。
应用场景
- 类（class）：在UI开发中，视图控制器通常是类，因为它们需要在不同的层级和模块间共享状态和数据。例如，一个登录视图控制器登录成功后，需要将用户信息共享给多个其他视图控制器，类的引用类型特性可以方便地实现这一点。
- 结构体（struct）：在游戏开发中，一些简单的游戏元素，如子弹的位置、速度等可以用结构体表示。由于这些数据频繁更新和传递，结构体的值类型特性和快速的内存管理有助于提高游戏性能。

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面试题：深度剖析Swift ARC机制下的类与结构体的内存管理差异

知识考点

面试题答案

类（class）和结构体（struct）在ARC机制下内存管理的本质差异

对性能表现的影响

在复杂数据结构和应用场景中的优化