Existential Container与符合协议的struct实例之间的关系

Question

我试图了解如何找到协议方法的实现。

我知道 Swift 使用存在容器在堆栈内存中进行固定大小的存储，它管理如何描述内存中的实例struct。它有一个值见证表（VWT）和协议见证表（PWT）

VWT 知道如何管理结构实例中的实际值（它们的生命周期），PWT 知道协议方法的实现。

但我想知道结构体实例和“存在容器”之间的关系。

的实例是否struct有一个指向存在容器的指针？

a 的实例如何struct知道它的存在容器？

Answer 1

前言：我不知道你有多少背景知识，所以我可能会过度解释以确保我的答案清楚。

另外，我正在尽我所能，凭记忆做这件事。我可能会混淆一些细节，但希望这个答案至少可以引导您进一步阅读。

也可以看看：

• /sf/answers/2904338601/
• https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/SIL.rst#id201

在 Swift 中，协议可以“作为类型”使用，或者作为通用约束。后一种情况看起来像这样：

protocol SomeProtocol {}
struct SomeConformerSmall: SomeProtocol {
    // No ivars
}
struct SomeConformerBig: SomeProtocol {
    let a, b, c, d, e, f, g: Int // Lots of ivars
}

func fooUsingGenerics<T: SomeProtocol>(_: T) {}

let smallObject = SomeConformerSmall()
let bigObject = SomeConformerBig()

fooUsingGenerics(smallObject)
fooUsingGenerics(bigObject)

该协议用作编译时类型检查的约束，但在运行时（大多数情况下）没有什么特别的情况发生。大多数时候，编译器会生成该foo函数的单态变体，就像您已经定义了fooUsingGenerics(_: SomeConformerSmall)orfooUsingGenerics(_: SomeConformerBig)一样。

当协议“像类型一样使用”时，它看起来像这样：

func fooUsingProtcolExistential(_: SomeProtocol) {}

fooUsingGenerics(smallObject)
fooUsingGenerics(bigObject)

如您所见，可以使用smallObject和来调用该函数bigObject。问题是这两个对象的大小不同。这是一个问题：如果参数可以不同大小，编译器如何知道需要为该函数的参数分配多少堆栈空间？它必须采取一些措施来帮助fooUsingProtcolExistential适应这种情况。

存在的容器就是解决方案。当您传递一个需要协议类型的值时，Swift 编译器将生成代码，自动将该值装箱到“存在容器”中。按照目前的定义，存在容器的大小为 4 个字：

• 第一个字是指向协议见证表的指针（稍后会详细介绍）
• 接下来的三个字是该值的内联存储。

当存储的值的大小小于 3 个字时（例如SomeConformerSmall），该值将直接内联打包到该 3 个字缓冲区中。如果该值的大小超过 3 个字（例如SomeConformerSmall），则在堆上分配一个 ARC 管理的框，并将该值复制到那里。然后，指向该框的指针被复制到存在容器的第一个字中（最后 2 个字未使用，IIRC）。

这引入了一个新问题：假设想要fooUsingProtcolExistential将其参数转发到另一个函数。应该如何通过EC？fooUsingProtcolExistential不知道 EC 是否包含内联值（在这种情况下，传递 EC 仅需要复制其 4 个内存字），或者堆分配值（在这种情况下，传递 EC 还需要在该堆上保留 ARC -分配的缓冲区）。

为了解决这个问题，协议见证表包含一个指向值见证表（VWT）的指针。每个 VWT 都定义了一组标准的函数指针，这些指针定义了如何分配、复制、删除 EC。每当需要以某种方式操作协议存在时，VWT 都会准确定义如何操作。

现在我们有了一个恒定大小的容器（它解决了异构大小的参数传递问题），以及移动容器的方法。我们实际上可以用它做什么？

至少，此协议类型的值必须至少定义协议定义的所需成员（初始化程序、属性（存储或计算）、函数和下标）。

但每个符合类型可能以不同的方式实现这些成员。例如，某些结构可能通过直接定义方法来满足方法要求，但另一个类可能通过从超类继承该方法来满足它。有些可能将属性实现为存储属性，其他可能实现为计算属性，等等。

处理这些不兼容性是协议见证表的主要目的。每个协议一致性都有这些表之一（例如，一张用于SomeConformerSmall，一张用于SomeConformerBig）。它们包含一组函数指针，指向协议要求的实现。虽然所指向的功能可能位于不同的位置，但 PWT 的布局对于所遵循的协议而言是一致的。因此，fooUsingProtcolExistential能够查看 EC 的 PWT，并使用它来查找协议方法的实现，并调用它。

简而言之：

• EC 包含 PWT 和值（内联或间接）
• PWT 指向 VWT