swift - 快速复制所有结构的写入吗？

Question

我知道 swift 会优化数组的写时复制，但它会对所有结构都这样做吗？例如:

struct Point {
   var x:Float = 0
}

var p1 = Point()
var p2 = p1 //p1 and p2 share the same data under the hood
p2.x += 1 //p2 now has its own copy of the data

Answer 1

Array 是通过写时复制行为实现的 - 无论编译器如何优化，您都会得到它(当然，优化可以减少情况数量)需要进行复制的地方)。

在基本层面上，Array 只是一个结构体，它保存对包含元素的堆分配缓冲区的引用 - 因此多个 Array 实例可以引用 相同的缓冲区。当您要改变给定的数组实例时，实现将检查缓冲区是否被唯一引用，如果是，则直接改变它。否则，数组将执行底层缓冲区的副本以保留值语义。

但是，使用您的 Point 结构 – 您并没有在语言级别实现写时复制。当然，如@Alexander says ，这不会阻止编译器执行各种优化以最小化复制整个结构的成本。不过，这些优化不必遵循写时复制的确切行为 - 只要程序按照语言规范运行，编译器就可以自由地执行任何它想要的操作。

在您的具体示例中，p1 和 p2 都是全局的，因此编译器需要使它们成为不同的实例，因为同一模块中的其他 .swift 文件可以访问对他们来说(尽管这可能会通过整个模块优化来优化)。然而，编译器仍然不需要复制实例——它只需 evaluate the floating-point addition at compile-time并用 0.0 初始化一个全局变量，用 1.0 初始化另一个全局变量。

如果它们是函数中的局部变量，例如:

struct Point {
    var x: Float = 0
}

func foo() {
    var p1 = Point()
    var p2 = p1
    p2.x += 1
    print(p2.x)
}

foo()

编译器甚至不必首先创建两个 Point 实例 - 它只需创建一个初始化为 1.0 的浮点局部变量，然后打印那个。

关于将值类型作为函数参数传递，对于足够大的类型和(在结构的情况下)利用足够属性的函数，编译器 can pass them by reference而不是复制。然后，被调用者仅在需要时才可以制作它们的副本，例如需要使用可变副本时。

在结构按值传递的其他情况下，编译器也可能 specialise functions为了仅复制函数所需的属性。

对于以下代码:

struct Point {
    var x: Float = 0
    var y: Float = 1
}

func foo(p: Point) {
    print(p.x)
}

var p1 = Point()
foo(p: p1)

假设 foo(p:) 没有被编译器内联(在本例中会内联，但一旦其实现达到一定大小，编译器将认为不值得) –编译器可以将函数专门化为:

func foo(px: Float) {
    print(px)
}

foo(px: 0)

它仅将Point的x属性的值传递给函数，从而节省了复制y属性的成本。

因此编译器将尽其所能来减少值类型的复制。但是，在不同情况下有如此多的优化，您不能简单地将任意值类型的优化行为归结为写入时复制。