Swift 中 inout 參數的底層並非簡單的“傳引用”，而是採用**“傳值+拷貝回寫”（Copy-In Copy-Out）**的機制（也稱為“寫時複製”的變種），結合編譯器優化實現高效的參數修改邏輯。以下是其底層原理的詳細拆解：

一、核心機制：Copy-In Copy-Out（CICO）

inout 的本質是“先拷貝參數值到函數棧，函數修改副本後，再將修改後的副本寫回原始變量”，具體流程為：

1. Copy-In（入參拷貝）
   調用函數時，Swift 會將傳入的變量值拷貝一份到函數的參數棧空間中（類似普通值參數的傳遞）。此時函數內操作的是這個“副本”，而非原始變量。
2. 函數內修改
   函數執行過程中，對 inout 參數的修改僅作用於棧中的副本。
3. Copy-Out（出參回寫）
   函數執行結束時，Swift 會將修改後的副本值寫回原始變量的內存地址，從而實現“修改原始值”的效果。

二、編譯器優化：避免不必要的拷貝

為了提升性能，Swift 編譯器會對 inout 進行優化，減少不必要的拷貝操作，主要包括：

1. 對值類型的優化（如結構體、枚舉）

• 若傳入的變量是“未逃逸”的（即僅在函數內使用，不被閉包捕獲或存儲），編譯器會直接操作原始變量的內存地址，跳過拷貝步驟，此時行為接近“傳引用”。
• 若變量被逃逸閉包捕獲（如異步操作），則必須執行完整的 Copy-In Copy-Out，避免原始變量在函數外被修改導致數據不一致。

2. 對引用類型的優化（如類）

類的實例本身是“引用語義”，存儲的是指向堆內存的指針。此時 inout 的作用是修改指針本身（而非實例屬性）：

• 若僅修改類實例的屬性，無需 inout（因為指針指向的堆內存可直接修改）；
• 若需替換整個實例（如 p = Person()），inout 會拷貝指針副本，函數結束後將新指針寫回原始變量。

三、與“傳引用”的本質區別

很多開發者會將 inout 誤認為“傳引用”，但二者有根本差異：

四、特殊場景的底層行為

1. 數組/字符串等“可變值類型”

數組、字符串等類型採用“寫時複製（COW）”機制，與 inout 結合時：

• 若函數內修改 inout 數組，且數組未被其他變量引用，COW 會直接修改原始內存，inout 的回寫操作無額外開銷；
• 若數組已被多變量引用，COW 會先拷貝一份新數組，函數結束後回寫新數組的指針。

2. 嵌套 inout（如函數返回 inout）

Swift 支持函數返回 inout 類型（如 subscript 的 setter），此時底層會返回原始變量的內存地址，而非副本，確保直接修改原始值。示例：

struct Container { var value: Int }
var container = Container(value: 5)

func getInoutValue(_ c: inout Container) -> inout Int {
    return &c.value // 返回原始值的內存地址
}

getInoutValue(&container) += 10
print(container.value) // 輸出：15

五、總結

inout 的底層是**“Copy-In Copy-Out”機制 + 編譯器優化**：

• 語法上表現為“可修改原始變量”，但本質是值傳遞的增強；
• 編譯器通過優化減少拷貝，平衡了值類型的安全性和引用類型的靈活性；
• 與真正的傳引用不同，inout 避免了指針操作的風險，符合 Swift 的安全設計理念。

這種機制既保證了值類型的獨立性（函數內修改不影響原始值直到回寫），又通過優化提升了性能，是 Swift 語言設計中“安全與效率平衡”的典型體現。