arrays - Swift 中的 ArraySlice 内部是如何工作的？

Question

我已经阅读了多篇关于 ArraySlice 如何在 `Swift 中使用 Array 的帖子和文章。

但是，我找不到的是它在内部是如何工作的？ ArraySlice are Views on Arrays 到底是什么意思？

var arr = [1, 2, 3, 4, 5]
let slice = arr[2...4]

arr.remove(at: 2)
print(slice.startIndex) //2
print(slice.endIndex)   //5
slice[slice.startIndex] //3

在上面的代码中，我从 arr 中删除了 index-2(即 3) 处的元素。Index-2 也是slice 的startIndex。当我打印 slice[slice.startIndex] 时，它仍然打印 3。

既然没有为 ArraySlice 创建额外的存储空间，那么为什么 Array 中的任何更改都不会反射(reflect)在 ArraySlice 中？

文章/帖子可以在这里找到:

https://dzone.com/articles/arrayslice-in-swift

https://marcosantadev.com/arrayslice-in-swift/

Answer 1

Array 和ArraySlice 都是值类型，这意味着之后

var array = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
var slice = array[0..<2]

array 和 slice 是独立的值，改变一个不会影响另一个:

print(slice) // [0, 1]
array.remove(at: 0)
print(slice) // [0, 1]

这是如何实现的是 Swift 标准库的实现细节，但是可以检查源代码以获得一些想法:在 Array.swift#L1241我们找到 Array.remove(at:) 的实现:

  public mutating func remove(at index: Int) -> Element {
    _precondition(index < endIndex, "Index out of range")
    _precondition(index >= startIndex, "Index out of range")
    _makeUniqueAndReserveCapacityIfNotUnique()

   // ...
  }

使用

  @inlinable
  @_semantics("array.make_mutable")
  internal mutating func _makeUniqueAndReserveCapacityIfNotUnique() {
    if _slowPath(!_buffer.isMutableAndUniquelyReferenced()) {
      _copyToNewBuffer(oldCount: _buffer.count)
    }
  }

沿着这条路，我们在 ArrayBuffer.swift#L107 找到了

  /// Returns `true` iff this buffer's storage is uniquely-referenced.
  @inlinable
  internal mutating func isUniquelyReferenced() -> Bool {

    // ...
  }

这还不是完整的实现，但(希望)已经证明了这一点(变异)remove(at:) 方法将元素存储复制到一个新的如果是共享缓冲区(与另一个数组或数组切片)。

我们也可以通过打印元素存储基地址来验证:

var array = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
var slice = array[0..<2]

array.withUnsafeBytes { print($0.baseAddress!) }  // 0x0000000101927190
slice.withUnsafeBytes { print($0.baseAddress!) }  // 0x0000000101927190

array.remove(at: 0)

array.withUnsafeBytes { print($0.baseAddress!) }  // 0x0000000101b05350
slice.withUnsafeBytes { print($0.baseAddress!) }  // 0x0000000101927190

如果数组、字典或字符串使用相同的“写时复制”技术被复制，或者如果 String 和 Substring 共享存储。

因此，数组切片与其原始元素共享元素存储数组只要它们都没有突变。

这仍然是一个有用的功能。这是一个简单的例子:

let array = [1, 4, 2]
let diffs = zip(array, array[1...]).map(-)
print(diffs) // [-3, 2]

array[1...] 是给定数组的 View /切片，没有实际复制要素。

将切片(左半部分或右半部分)向下传递的递归二进制搜索函数将是另一种应用。