关于 ContiguousArray ，这边有喵神的文章介绍的很详细了，可以先看看这个文章。

Array

接着喵神的思路，看一下 Array 以下是从源码中截取的代码片段。

public struct Array<Element>: _DestructorSafeContainer {#if _runtime(_ObjC)internal typealias _Buffer = _ArrayBuffer<Element>#elseinternal typealias _Buffer = _ContiguousArrayBuffer<Element>#endifinternal var _buffer: _Bufferinternal init(_buffer: _Buffer) {self._buffer = _buffer}
}
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if _runtime(_ObjC) 等价于 #if os(iOS) || os(macOS) || os(tvOS) || os(watchOS)，从这个操作也可以看出 Swift 的野心不仅仅只是替换 Objective-C那么简单，而是往更加宽泛的方向发展。由于本次主要是研究在 iOS下的开发，所以主要看一下 _ArrayBuffer。

_ArrayBuffer

去掉了注释和与类型检查相关的属性和方法。

internal typealias _ArrayBridgeStorage= _BridgeStorage<_ContiguousArrayStorageBase, _NSArrayCore>internal struct _ArrayBuffer<Element> : _ArrayBufferProtocol {internal init() {_storage = _ArrayBridgeStorage(native: _emptyArrayStorage)}internal var _storage: _ArrayBridgeStorage
}
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可见 _ArrayBuffer 仅有一个存储属性 _storage ，它的类型 _ArrayBridgeStorage，本质上是 _BridgeStorage。
_NSArrayCore 其实是一个协议，定义了一些 NSArray 的方法，主要是为了桥接 Objective-C 的 NSArray。
最主要的初始化函数，是通过 _emptyArrayStorage 来初始化 _storage。

实际上 _emptyArrayStorage 是 _EmptyArrayStorage 的实例，主要作用是初始化一个空的数组，并且将内存指定在堆上。

internal var _emptyArrayStorage : _EmptyArrayStorage {return Builtin.bridgeFromRawPointer(Builtin.addressof(&_swiftEmptyArrayStorage))
}
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_BridgeStorage

struct _BridgeStorage<NativeClass: AnyObject, ObjCClass: AnyObject> {typealias Native = NativeClasstypealias ObjC = ObjCClassinit(native: Native, bits: Int) {rawValue = _makeNativeBridgeObject(native, UInt(bits) << _objectPointerLowSpareBitShift)}init(objC: ObjC) {rawValue = _makeObjCBridgeObject(objC)}init(native: Native) {rawValue = Builtin.reinterpretCast(native)}internal var rawValue: Builtin.BridgeObject
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_BridgeStorage 实际上区分 是否是 class、@objc ，进而提供不同的存储策略，为上层调用提供了不同的接口，以及类型判断，通过 Builtin.BridgeObject 这个中间参数，实现不同的储存策略。

The ContiguousArray type is a specialized array that always stores its elements in a contiguous region of memory. This contrasts with Array, which can store its elements in either a contiguous region of memory or an NSArray instance if its Element type is a class or @objc protocol.

If your array’s Element type is a class or @objc protocol and you do not need to bridge the array to NSArray or pass the array to Objective-C APIs, using ContiguousArray may be more efficient and have more predictable performance than Array. If the array’s Element type is a struct or enumeration, Array and ContiguousArray should have similar efficiency.

正因为储存策略的不同，特别是在class 或者 @objc，如果不考虑桥接到 NSArray 或者调用 Objective-C，苹果建议我们使用 ContiguousArray，会更有效率。

Array 和 ContiguousArray 区别

通过一些常用的数组操作，来看看两者之间的区别。

append

ContiguousArray

public mutating func append(_ newElement: Element) {_makeUniqueAndReserveCapacityIfNotUnique()let oldCount = _getCount()_reserveCapacityAssumingUniqueBuffer(oldCount: oldCount)_appendElementAssumeUniqueAndCapacity(oldCount, newElement: newElement)}internal mutating func _makeUniqueAndReserveCapacityIfNotUnique() {if _slowPath(!_buffer.isMutableAndUniquelyReferenced()) {_copyToNewBuffer(oldCount: _buffer.count)}}internal mutating func _reserveCapacityAssumingUniqueBuffer(oldCount: Int) {let capacity = _buffer.capacity == 0if _slowPath(oldCount + 1 > _buffer.capacity) {_copyToNewBuffer(oldCount: oldCount)}}internal mutating func _copyToNewBuffer(oldCount: Int) {let newCount = oldCount + 1var newBuffer = _buffer._forceCreateUniqueMutableBuffer(countForNewBuffer: oldCount, minNewCapacity: newCount)_buffer._arrayOutOfPlaceUpdate(&newBuffer, oldCount, 0, _IgnorePointer())}internal mutating func _appendElementAssumeUniqueAndCapacity(_ oldCount: Int,newElement: Element) {_buffer.count = oldCount + 1(_buffer.firstElementAddress + oldCount).initialize(to: newElement)}
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_makeUniqueAndReserveCapacityIfNotUnique() 检查数组是否是唯一持有者，以及是否是可变数组。
_reserveCapacityAssumingUniqueBuffer(oldCount: oldCount)检查数组内的元素个数加一后，是否超出超过所分配的空间。
前两个方法在检查之后都调用了 _copyToNewBuffer ，主要操作是如果当前数组需要申请空间，则申请空间，然后再复制 buffer 。
_appendElementAssumeUniqueAndCapacity(oldCount, newElement: newElement) 从首地址后的第 oldCount 个存储空间内，初始化 newElement 。

Array

Array 实现的过程与 ContiguousArray 差不多，但是还是有一些区别，具体看看，主要的区别存在于_ContiguousArrayBuffer 和 _ArrayBuffer

_ContiguousArrayBuffer

internal var firstElementAddress: UnsafeMutablePointer<Element> {return UnsafeMutablePointer(Builtin.projectTailElems(_storage,Element.self))
}
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直接返回了内存地址。

_ArrayBuffer

internal var firstElementAddress: UnsafeMutablePointer<Element> {_sanityCheck(_isNative, "must be a native buffer")return _native.firstElementAddress}internal var _native: NativeBuffer {return NativeBuffer(_isClassOrObjCExistential(Element.self)? _storage.nativeInstance : _storage.nativeInstance_noSpareBits)}internal typealias NativeBuffer = _ContiguousArrayBuffer<Element>
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从调用的情况来看，本质上还是调用了 _ContiguousArrayBuffer的firstElementAddress

但是在创建时，会有类型检查。

_isClassOrObjCExistential(Element.self)检查是否是类或者@objc修饰的。

在上述中检查持有者是否唯一和数组是否可变的函数中， 其实是调用了 _buffer内部的 isMutableAndUniquelyReferenced()。

_ContiguousArrayBuffer

 @inlinableinternal mutating func isUniquelyReferenced() -> Bool {return _isUnique(&_storage)}
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internal func _isUnique<T>(_ object: inout T) -> Bool {return Bool(Builtin.isUnique(&object))
}
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最后调用的 Builtin 中的 isUnique。

_ArrayBuffer

internal mutating func isUniquelyReferenced() -> Bool {if !_isClassOrObjCExistential(Element.self) {return _storage.isUniquelyReferenced_native_noSpareBits()}if !_storage.isUniquelyReferencedNative() {return false}return _isNative}mutating func isUniquelyReferencedNative() -> Bool {return _isUnique(&rawValue)}mutating func isUniquelyReferenced_native_noSpareBits() -> Bool {_sanityCheck(isNative)return _isUnique_native(&rawValue)}func _isUnique_native<T>(_ object: inout T) -> Bool {_sanityCheck((_bitPattern(Builtin.reinterpretCast(object)) &  _objectPointerSpareBits)== 0)_sanityCheck(_usesNativeSwiftReferenceCounting(type(of: Builtin.reinterpretCast(object) as AnyObject)))return Bool(Builtin.isUnique_native(&object))
}
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如果是 class 或者 @objc 和 _ContiguousBuffer 一样。如果不是则需要调用 Builtin 中的 _isUnique_native，即要检查是否唯一，还要检查是否是 Swift 原生 而不是 NSArray。 相对于 _ContiguousArrayBuffer 由于 _ArrayBuffer 承载了需要桥接到 NSArray 的功能，所以多了一些类型检查的操作。

insert

ContiguousArray

//ContiguousArraypublic mutating func insert(_ newElement: Element, at i: Int) {_checkIndex(i)self.replaceSubrange(i..<i, with: CollectionOfOne(newElement))}public mutating func replaceSubrange<C>(_ subrange: Range<Int>,with newElements: C) where C : Collection, C.Element == Element {let oldCount = _buffer.countlet eraseCount = subrange.countlet insertCount = newElements.countlet growth = insertCount - eraseCountif _buffer.requestUniqueMutableBackingBuffer(minimumCapacity: oldCount + growth) != nil {_buffer.replaceSubrange(subrange, with: insertCount, elementsOf: newElements)} else {_buffer._arrayOutOfPlaceReplace(subrange, with: newElements, count: insertCount)}}internal mutating func requestUniqueMutableBackingBuffer(minimumCapacity: Int) -> _ContiguousArrayBuffer<Element>? {if _fastPath(isUniquelyReferenced() && capacity >= minimumCapacity) {return self}return nil}//extension ArrayProtocolinternal mutating func replaceSubrange<C>(_ subrange: Range<Int>,with newCount: Int,elementsOf newValues: C) where C : Collection, C.Element == Element {_sanityCheck(startIndex == 0, "_SliceBuffer should override this function.")let oldCount = self.count //现有数组大小let eraseCount = subrange.count //需要替换大小let growth = newCount - eraseCount //目标大小 和 需要替换大小 的差值self.count = oldCount + growth  //替换后的数组大小let elements = self.subscriptBaseAddress //数组首地址。let oldTailIndex = subrange.upperBound let oldTailStart = elements + oldTailIndex //需要替换的尾地址。let newTailIndex = oldTailIndex + growth //需要增加的空间的尾下标let newTailStart = oldTailStart + growth //需要增加的空间的尾地址let tailCount = oldCount - subrange.upperBound //需要移动的内存空间大小if growth > 0 {var i = newValues.startIndexfor j in subrange {elements[j] = newValues[i]newValues.formIndex(after: &i)}for j in oldTailIndex..<newTailIndex {(elements + j).initialize(to: newValues[i])newValues.formIndex(after: &i)}_expectEnd(of: newValues, is: i)}else { var i = subrange.lowerBoundvar j = newValues.startIndexfor _ in 0..<newCount {elements[i] = newValues[j]i += 1newValues.formIndex(after: &j)}_expectEnd(of: newValues, is: j)if growth == 0 {return}let shrinkage = -growthif tailCount > shrinkage {   newTailStart.moveAssign(from: oldTailStart, count: shrinkage)oldTailStart.moveInitialize(from: oldTailStart + shrinkage, count: tailCount - shrinkage)}else {                      newTailStart.moveAssign(from: oldTailStart, count: tailCount)(newTailStart + tailCount).deinitialize(count: shrinkage - tailCount)}}}复制代码

insert 内部实际是 调用了 replaceSubrange。 而在 replaceSubrange 的操作是，判断内存空间是否够用，和持有者是否唯一，如果有一个不满足条件则复制 buffer 到新的内存空间，并且根据需求分配好内存空间大小。

而 _buffer 内部的 replaceSubrange：

• 计算 growth 值看所替换的大小和目标大小差值是多少。
• 如果 growth > 0 ，则需要将现有的内存空间向后移动 growth 位。
• 替换所需要替换的值。
• 超出的部分重新分配内存并初始化值。
• 如果 growth <= 0，则将现有的值替换成新的值即可。
• 如果 growth < 0，则将不需要的内存空间回收即可。（ps：删除多个元素或者需要替换的大小大于目标大小）。

Array insert 两者基本一致，唯一的区别和 append 一样在 在buffer的内部方法，isUniquelyReferenced() 中，多了一些类型检查。

remove

ContiguousArray

public mutating func remove(at index: Int) -> Element {_makeUniqueAndReserveCapacityIfNotUnique()let newCount = _getCount() - 1let pointer = (_buffer.firstElementAddress + index)let result = pointer.move()pointer.moveInitialize(from: pointer + 1, count: newCount - index)_buffer.count = newCountreturn result}
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检查数组持有者是否唯一，取出所要删除的内存地址，通过将当前的内存区域覆盖为一个未初始化的内存空间，以达到回收内存空间的作用，进而达到删除数组元素的作用。

Array

与 ContiguousArray 的区别就在于 _makeUniqueAndReserveCapacityIfNotUnique() 前面已经提到过，仍然是多了一些类型检查。

subscript

ContiguousArray

//ContiguousArray
public subscript(index: Int) -> Element {get {let wasNativeTypeChecked = _hoistableIsNativeTypeChecked()let token = _checkSubscript(index, wasNativeTypeChecked: wasNativeTypeChecked)return _getElement(index, wasNativeTypeChecked: wasNativeTypeChecked,matchingSubscriptCheck: token)}}publicfunc _getElement(_ index: Int,wasNativeTypeChecked : Bool,matchingSubscriptCheck: _DependenceToken) -> Element {#if falsereturn _buffer.getElement(index, wasNativeTypeChecked: wasNativeTypeChecked)#elsereturn _buffer.getElement(index)#endif}//ContiguousArrayBufferinternal func getElement(_ i: Int) -> Element {return firstElementAddress[i]}
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_hoistableIsNativeTypeChecked() 不做任何检查，直接返回 true。 _checkSubscript(index, wasNativeTypeChecked: wasNativeTypeChecked) 检查 index 是否越界。 _getElement 最终还是操作内存，通过 firstElementAddress 偏移量取出值。

Array

  //Arraypublicfunc _checkSubscript(_ index: Int, wasNativeTypeChecked: Bool) -> _DependenceToken {
#if _runtime(_ObjC)_buffer._checkInoutAndNativeTypeCheckedBounds(index, wasNativeTypeChecked: wasNativeTypeChecked)
#else_buffer._checkValidSubscript(index)
#endifreturn _DependenceToken()}func _hoistableIsNativeTypeChecked() -> Bool {return _buffer.arrayPropertyIsNativeTypeChecked}//ArrayBufferinternal var arrayPropertyIsNativeTypeChecked: Bool {return _hasNativeBuffer}internal var _isNativeTypeChecked: Bool {if !_isClassOrObjCExistential(Element.self) {return true} else {return _storage.isNativeWithClearedSpareBits(deferredTypeCheckMask)}}
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在 ContiguousArray 中 _hoistableIsNativeTypeChecked() 直接返回 true, 而 Array 中如果不是 class 或者 @objc 会返回 ture，否则会检查是否可以桥接到 Swift。

而在 Array 中 _checkSubscript 调用的 _buffer 内部函数也不一样，下面来具体看一看内部实现。

  //ArrayBufferinternal func _checkInoutAndNativeTypeCheckedBounds(_ index: Int, wasNativeTypeChecked: Bool) {_precondition(_isNativeTypeChecked == wasNativeTypeChecked,"inout rules were violated: the array was overwritten")if _fastPath(wasNativeTypeChecked) {_native._checkValidSubscript(index)}}//ContiguousArrayBufferinternal func _checkValidSubscript(_ index : Int) {_precondition((index >= 0) && (index < count),"Index out of range")}
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本质上就是多了一些是否是类型检查。

//Array
func _getElement(_ index: Int,wasNativeTypeChecked : Bool,matchingSubscriptCheck: _DependenceToken) -> Element {
#if _runtime(_ObjC)return _buffer.getElement(index, wasNativeTypeChecked: wasNativeTypeChecked)
#elsereturn _buffer.getElement(index)
#endif}//ArrayBuffer
internal func getElement(_ i: Int, wasNativeTypeChecked: Bool) -> Element {if _fastPath(wasNativeTypeChecked) {return _nativeTypeChecked[i]}return unsafeBitCast(_getElementSlowPath(i), to: Element.self)}internal func _getElementSlowPath(_ i: Int) -> AnyObject {let element: AnyObjectif _isNative {_native._checkValidSubscript(i)element = cast(toBufferOf: AnyObject.self)._native[i]} else {element = _nonNative.objectAt(i)}return element}//ContiguousArrayBufferinternal subscript(i: Int) -> Element {get {return getElement(i)}}
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在 _buffer 内部的 getElement , 与 ContiguousArray 不同的是需要适配桥接到 NSArray 的情况，如果是 非NSArray 的情况调用的是 ContiguousArrayBuffer 内部的 subscript ，和 ContiguousArray 相同。

总结

从增删改查来看，不管是 ContiguousArray 还是 Array 最终都是操作内存，稍显区别的就是 Array 需要更多的类型检查。所以当不需要 Objective-C，还是尽量使用 ContiguousArray 。 下面是对数组中一些批量操作的总结：

• removeAll 、insert<C>(contentsOf: C, at: Int) 、 removeSubrange：最终调用的是 replaceSubrange
• append<S : Sequence>(contentsOf newElements: S) 和 init(repeating repeatedValue: Element, count: Int)：最终都是操作内存，循环初始化新的内存空间和值。

有什么不正确的地方，欢迎指出。