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Swift中Class和Struct的深度对比分析

news 来源：原创 2025/4/26 3:54:05

前言

在iOS开发中，Class和Struct的选择直接影响着代码的性能、安全性和可维护性。本文将深入剖析它们的本质区别，帮助你在实际开发中做出更好的选择。

一、内存模型

1.1 Class的内存结构

Class作为引用类型，其内存分配过程：

class Person {var name: String    // 16字节（字符串引用）var age: Int        // 8字节
}
// 实际内存：isa指针(8字节) + 属性内存对齐 = 32字节

Class在内存中除了存储自身属性外，还需要额外的isa指针和引用计数，这些额外开销都存储在堆上。

1.2 Struct的内存结构

struct Point {var x: Double    // 8字节var y: Double    // 8字节
}
// 直接存储值，总共16字节

Struct直接在栈上分配内存，结构更加紧凑，没有额外的管理开销。

二、引用计数机制

2.1 Class的ARC

class DataManager {var data: [String] = []lazy var process: () -> Void = { [weak self] inself?.data.removeAll() // 需要考虑循环引用}
}

Class使用ARC管理内存，每个引用都会增加计数，需要特别注意循环引用问题。

2.2 Struct的值语义

struct Configuration {let apiKey: Stringlet serverURL: URLfunc with(newKey: String) -> Configuration {Configuration(apiKey: newKey, serverURL: self.serverURL)}
}

Struct的赋值操作会创建完整的副本，不存在内存管理问题，特别适合处理不可变数据。

三、多线程安全性

3.1 Class的线程安全问题

class SharedData {private let queue = DispatchQueue(label: "com.app.data")private var _data: [String] = []var data: [String] {get { queue.sync { _data } }set { queue.sync { _data = newValue } }}
}

Class在多线程环境下需要手动处理同步，否则容易出现数据竞争。

3.2 Struct的线程安全优势

struct UserSettings {private(set) var preferences: [String: Any]mutating func update(_ key: String, value: Any) {preferences[key] = value}
}

Struct的值语义特性使其在多线程环境下天然安全，每次修改都是新的副本。

四、性能对比

4.1 小数据结构

struct Vector {var x, y, z: Double // 24字节，栈上分配
}class Point3D {var x, y, z: Double // 24字节 + 对象开销，堆上分配
}

小数据结构使用Struct性能更好，避免了堆分配和引用计数的开销。

4.2 大数据结构

class ImageBuffer {var pixels: [UInt8] // 大数组，共享引用更好var width: Intvar height: Int
}struct ImageData {var pixels: [UInt8] // 复制开销大
}

大数据结构使用Class更合适，可以避免不必要的数据复制。

五、实际应用场景

5.1 Model层选择

struct User {let id: UUIDvar name: Stringvar email: Stringfunc updated(name: String) -> User {var copy = selfcopy.name = namereturn copy}
}

Model层使用Struct可以保证数据不可变性，更容易进行测试和维护。

5.2 Manager类选择

class NetworkManager {static let shared = NetworkManager()private var session: URLSessionprivate var cache: NSCache<NSString, AnyObject>private init() {// 初始化配置}
}

管理类通常使用Class，因为需要共享状态和资源管理。