Swift之通过汇编探究闭包本质

前言

先回顾一下，上一篇 Swift之闭包(Closure)中对闭包的解释

一个函数和它所捕获的变量\常量环境组合起来，称为闭包
- 一般指定义在函数内部的函数
- 一般它捕获的是外层函数的局部变量\常量
可以把闭包想象成是一个类的实例对象
- 内存在堆空间
- 捕获的局部变量\常量就是对象的成员(存储属性)
- 组成闭包的函数就是类内部定义的方法

问题

先看下面一段代码，猜猜会输出什么

typealias Fn = (Int) -> Int
func getFn() -> Fn{
    // 局部变量
    var num = 0
    func plus(_ i: Int) -> Int{
        num += i
        return num
    }
    return plus(_:)
}

var fn = getFn()
print(fn(1)) // 1
print(fn(2))	// 3
print(fn(3))	// 6
print(fn(4))	// 10

结果是输出

那么，问题来了，为什么输出的是10呢？因为按照常识，var num = 0 是局部变量，执行完就销毁了，怎么能再后面继续使用呢？

验证

我们先从简单的说起
首先是下面一端代码

typealias Fn = (Int) -> Int
func getFn() -> Fn{
    // 局部变量
    var num = 0
    func plus(_ i: Int) -> Int{
        return i 
    }
    return plus(_:) // 这里打断点
}

var fn = getFn()
print(fn(1))

先不适用num ,直接 return i 并在这里打断点，结果如下

testSwift`getFn():
    0x100001f70 <+0>:  pushq  %rbp
    0x100001f71 <+1>:  movq   %rsp, %rbp
    0x100001f74 <+4>:  movq   $0x0, -0x8(%rbp)
->  0x100001f7c <+12>: leaq   0xd(%rip), %rax           ; plus #1 (Swift.Int) -> Swift.Int in testSwift.getFn() -> (Swift.Int) -> Swift.Int at main.swift:23
    0x100001f83 <+19>: xorl   %ecx, %ecx
    0x100001f85 <+21>: movl   %ecx, %edx
    0x100001f87 <+23>: popq   %rbp
    0x100001f88 <+24>: retq

可知，0xd(%rip), %rax 这段代码，把地址值，也就是getFn() 函数的地址值给了rax,
根本没有alloc malloc等代码，也就是说，没有开辟堆空间。那么接下来我们看下面的代码

typealias Fn = (Int) -> Int
func getFn() -> Fn{
    // 局部变量
    var num = 0
    func plus(_ i: Int) -> Int{
		 num += i
		 return num 
    }
    return plus(_:) // 这里打断点
}

var fn = getFn()
print(fn(1))
print(fn(2))
print(fn(3))

断点如下

testSwift`getFn():
    0x100001de0 <+0>:  pushq  %rbp
    0x100001de1 <+1>:  movq   %rsp, %rbp
    0x100001de4 <+4>:  subq   $0x20, %rsp
    0x100001de8 <+8>:  leaq   0x3301(%rip), %rdi
    0x100001def <+15>: movl   $0x18, %esi
    0x100001df4 <+20>: movl   $0x7, %edx
    
    // 这里swift_allocObject 说明产生了堆空间
    0x100001df9 <+25>: callq  0x1000046f8        ; symbol stub for: swift_allocObject
    0x100001dfe <+30>: movq   %rax, %rdx
    0x100001e01 <+33>: addq   $0x10, %rdx
    0x100001e05 <+37>: movq   %rdx, %rsi
    0x100001e08 <+40>: movq   $0x0, 0x10(%rax)
->  0x100001e10 <+48>: movq   %rax, %rdi
    0x100001e13 <+51>: movq   %rax, -0x8(%rbp)
    0x100001e17 <+55>: movq   %rdx, -0x10(%rbp)
    0x100001e1b <+59>: callq  0x100004758         ; symbol stub for: swift_retain
    0x100001e20 <+64>: movq   -0x8(%rbp), %rdi
    0x100001e24 <+68>: movq   %rax, -0x18(%rbp)
    0x100001e28 <+72>: callq  0x100004752         ; symbol stub for: swift_release
    0x100001e2d <+77>: movq   -0x10(%rbp), %rax
    0x100001e31 <+81>: leaq   0x178(%rip), %rax   ; partial apply forwarder for plus #1 (Swift.Int) -> Swift.Int in testSwift.getFn() -> (Swift.Int) -> Swift.Int at <compiler-generated>
    0x100001e38 <+88>: movq   -0x8(%rbp), %rdx
    0x100001e3c <+92>: addq   $0x20, %rsp
    0x100001e40 <+96>: popq   %rbp
    0x100001e41 <+97>: retq

进一步验证，下面的代码是因为，写文章的时候，重新跑了一遍，所以函数 getFn() 函数的抵制和截图不一致，是

rax = 0x0000000101849fd0

这次我们在

typealias Fn = (Int) -> Int
func getFn() -> Fn{
    // 局部变量
    var num = 0
    func plus(_ i: Int) -> Int{
		 num += i
		 return num  // 第二次这里打断点 查看getFn()地址的内容
    }
    return plus(_:) // 第一次这里打断点 获取getFn()地址
}

var fn = getFn()
print(fn(1)) 
print(fn(2))
print(fn(3))