Swift 如何实现 Array 的写时复制行为？

Posted 2023-02-21

【中文标题】Swift 如何实现 Array 的写时复制行为？

【英文标题】：How Swift implement Array's copy-on-write behavior?

【发布时间】：2016-04-08 03:27:18

【问题描述】：

看完build better apps with value type。在他们制作的 Photoshop 示例中，他们说

在该图表的两个实例中唯一被复制的是包含该人衬衫的图块。因此，即使我有两个不同的文档，旧状态和新状态，但我必须使用的唯一新数据是此人衬衫中包含的瓷砖。

所以我开始想知道这两个数组在内存中的样子。所以我做了一个小实验。

struct Test 
    var i: Int
    var j: Int


var valueArray = [Test(i: 1, j: 9), Test(i: 2, j: 7)]
var valueArray2 = valueArray

当我打印 valueArray 和 valueArray2 的地址时，它们并不相同。 “也许他们通过在数组中存储指针来实现这一点？” 但是当我使用 lldb 打印内存内容时，它们实际上只是 4 Int (1,9,2,7)。 所以我很困惑，我什至还没有改变数组。他们似乎复制了整个数组？那我在哪里误会了？ 我用来打印struct地址的函数是使用@nschum在this question中提供的方法。

func address(o: UnsafePointer<Void>) 
    let addr = unsafeBitCast(o, Int.self)
    print(NSString(format: "%p", addr))

这不是this question 的重复问题。我问的是语言羽毛，另一个是关于编程技巧。

【问题讨论】：

确实创建了新变量，但内部表示将是相同的，并且将在内部写入时被复制。开发人员无法访问值类型的内部实现细节。

How can I make a container with copy-on-write semantics? (Swift)的可能重复

这不是该问题的重复问题。我问的是语言羽毛，另一个是关于编程技巧。

【参考方案1】：

好的，我做了很多实验，终于弄明白了。

我们可以使用& 来获取数组地址，因为一旦我们这样做了，Swift 将复制数组以更好地与C 交互，使用& 获取与数组相邻的对象的地址并进行数学运算。 或者使用lldb指令frame variable -L 一旦更改了任何值元素，就会复制整个数组。 Array 的实际值元素在堆上分配。 Swift 还对元素为类的 Array 做了很多优化。 Swift 很棒。

我实际上为此写了my first blog。

【讨论】：

在我看来，你所有的测试都是在操场上完成的，据我所知是这样解释的。所以这可能会改变，存储在内存中的方式。

【参考方案2】：

在您的 cmets 并对此有了更好的了解后，我将其加载到操场上，它似乎按预期工作

原始答案供参考

要记住的是，结构基本上是内存中的数据块。当你创建 valueArray 时，一块内存被设置为它分配的值

当您创建 valueArray2 时，您正在创建结构的一个新实例，这意味着它将拥有一个全新的内存块，然后您将设置该新块的 值内存到 valueArray 中内存块的相同 value。这会在两个不同的内存位置生成一份数据副本。

这与对象相反，在这种情况下 valueArray 将是指向一块内存的指针，而当您创建 valueArray2 时，它将创建一个指向同一块内存的新指针。

【讨论】：

这是我知道的，我期待一些优化，比如不复制 util write。

您希望他们优化什么？使用值类型的要点是副本之间不以任何方式相互关联。这要求它们位于不同的位置。

Multiple copies of an array share the same storage as long as none of the copies are modified. 来自Array Structure Reference

根据 WWDC 视频，只有数组中发生变化的元素才会被复制。

嗯...有趣。没有意识到这一点！我会假设每个变量仍然有它自己的内存地址，我希望调试器无论如何都会向你显示它的值。您是否尝试过打印数组中包含的结构的内存位置？