Ruby語(yǔ)言中的String深入理解
2019-10-26 19:22:44
供稿：網(wǎng)友
Ruby語(yǔ)言中的String是mutable的，不像java、C#中的String是immutable的。比如
代碼如下:
str1="abc"
str2="abc"
在java中，對(duì)于字面量的字符串，jvm內(nèi)部維持一張表，因此如果在java中，str1和str2是同一個(gè)String對(duì)象。而在Ruby中， str1和str2是完全不同的對(duì)象。同樣，在java中對(duì)于String對(duì)象的操作都將產(chǎn)生一個(gè)新的對(duì)象，而Ruby則是操縱同一個(gè)對(duì)象，比如:
代碼如下:
str="abc"
str.concat("cdf")
此時(shí)str就是"abccdf"。Ruby對(duì)String是怎么處理的呢？我們只談?wù)刢 ruby中的實(shí)現(xiàn)，有興趣的先看看這篇文章《管窺Ruby——對(duì)象基礎(chǔ)》。在ruby.h中我們可以看到String對(duì)象的結(jié)構(gòu)，Ruby中的對(duì)象（包括類(lèi)也是對(duì)象）都是一個(gè)一個(gè)的struct，String也不能例外：
代碼如下:
struct RString {
struct RBasic basic;
long len;
char *ptr;
union {
long capa;
VALUE shared;
} aux;
};
//ruby.h
顯然，len是String的長(zhǎng)度；ptr是一個(gè)char類(lèi)型的指針，指向?qū)嶋H的字符串；然后是一個(gè)聯(lián)合，這個(gè)稍后再說(shuō)。如果你看看ruby.h可以發(fā) 現(xiàn)，幾乎所有定義的對(duì)象結(jié)構(gòu)都有一個(gè)struct RBasic。顯然,struct RBasic包含由所有對(duì)象結(jié)構(gòu)體共享的一些重要信息的?？纯碦Basic:
代碼如下:
struct RBasic {
unsigned long flags;
VALUE klass;
};
其中的flags是一個(gè)多用途的標(biāo)記，大多數(shù)情況下用于記錄結(jié)構(gòu)體的類(lèi)型，ruby.h中預(yù)定義了一些列的宏，比如T_STRING（表示struct RString)，T_ARRAY(表示struct RArray）等。Klass是一個(gè)VALUE類(lèi)型，VALUE也是unsigned long，可以地將它當(dāng)成指針（一個(gè)指針4字節(jié)，綽綽有余了）,它指向的是一個(gè)Ruby對(duì)象，這里以后再深入。
那么聯(lián)合aux中的capa和shared是干什么用的呢？因?yàn)镽uby的String是可變的，可變意味著len可以改變，我們需要每次都根據(jù)len的 變換來(lái)增減內(nèi)存（使用c中的realloc()函數(shù)），這顯然是一個(gè)很大的開(kāi)銷(xiāo)，解決辦法就是預(yù)留一定的空間，ptr指向的內(nèi)存大小略大于len，這樣就 不需要頻繁調(diào)用realloc了，aux.capa就是一個(gè)長(zhǎng)度，包含額外的內(nèi)存大小。那么aux.shared是干什么的呢？這是一個(gè)VALUE類(lèi)型， 說(shuō)明它是指向某個(gè)對(duì)象。aux.shared其實(shí)是用于加快字符串的創(chuàng)建速度，在一個(gè)循環(huán)中：
ruby 代碼
whiletruedo重復(fù) a="str"#以“str”為內(nèi)容創(chuàng)建字符串，賦值給a a.concat("ing")#為a所指向的對(duì)象添加“ing” p(a)#顯示“string” end
每次都重新創(chuàng)建一個(gè)"str"對(duì)象，內(nèi)部就是重復(fù)創(chuàng)建一個(gè)char[],這是相當(dāng)奢侈，aux.shared就是用于共享char[],以字面量創(chuàng)建的字符串會(huì)共享一個(gè)char[],當(dāng)要發(fā)生變化時(shí)，將字符串復(fù)制到一個(gè)非共享的內(nèi)存中，變化針對(duì)這個(gè)新拷貝進(jìn)行，這就是所謂的“copy-on-write"技術(shù)。解釋了String的內(nèi)部構(gòu)造，貌似還沒(méi)有介紹String是怎么實(shí)現(xiàn)mutable，我們寫(xiě)一個(gè)Ruby擴(kuò)展測(cè)試下，我們想寫(xiě)這樣一個(gè)Ruby類(lèi)：
