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深入体会Ruby语言中的String类型

责任编辑:admin来源:银河国际网址手机版Java技术教程发布时间:2012-01-14 10:23
导读:Ruby语言中的String是mutable的,不像Java、C#中的String是immutable的。比如: str1=abc str2=abc 在Java中,对于字面量的字符串,jvm内部维持一张表,因此如果在Java中,str1和str2是同一个String对象。

    武汉北大青鸟鲁广校区java技术
    Ruby语言中的String是mutable的,不像Java、C#中的String是immutable的。比如:

  str1="abc"

  str2="abc"

  在Java中,对于字面量的字符串,jvm内部维持一张表,因此如果在Java中,str1和str2是同一个String对象。而在Ruby中, str1和str2是完不同的对象。同样,在java中对于String对象的操作都将产生一个新的对象,而Ruby则是操纵同一个对象,比如:

  str="abc"

  str.concat("cdf")

  此时str就是"abccdf"。Ruby对String是怎么处理的呢?我们只谈谈c ruby中的实现,有兴趣的先看看这篇文章《管窥Ruby——对象基础》。在ruby.h中我们可以看到String对象的结构,Ruby中的对象(包括类也是对象)都是一个一个的struct,String也不能例外:

  struct RString {

  struct RBasic basic;

  long len;

  char *ptr;

  union {

  long capa;

  VALUE shared;

  } aux;

  };

  //ruby.h

  显然,len是String的长度;ptr是一个char类型的指针,指向实际的字符串;然后是一个联合,这个稍后再说。如果你看看ruby.h可以发 现,几乎所有定义的对象结构都有一个struct RBasic。显然,struct RBasic包含由所有对象结构体共享的一些重要信息的。看看RBasic:

  struct RBasic {

  unsigned long flags;

  VALUE klass;

  };

  其中的flags是一个多用途的标记,大多数情况下用于记录结构体的类型,ruby.h中预定义了一些列的宏,比如T_STRING(表示struct RString),T_ARRAY(表示struct RArray)等。Klass是一个VALUE类型,VALUE也是unsigned long,可以地将它当成指针(一个指针4字节,绰绰有余了),它指向的是一个Ruby对象,这里以后再深入。

  那么联合aux中的capa和shared是干什么用的呢?因为Ruby的String是可变的,可变意味着len可以改变,我们需要每次都根据len的 变换来增减内存(使用c中的realloc()函数),这显然是一个很大的开销,解决办法就是预留一定的空间,ptr指向的内存大小略大于len,这样就 不需要频繁调用realloc了,aux.capa就是一个长度,包含额外的内存大小。那么aux.shared是干什么的呢?这是一个VALUE类型, 说明它是指向某个对象。aux.shared其实是用于加快字符串的创建速度,在一个循环中:

  Ruby 代码

  whiletruedo重复 a="str"#以“str”为内容创建字符串,赋值给a a.concat("ing")#为a所指向的对象添加“ing” p(a)#显示“string” end

  每次都重新创建一个"str"对象,内部就是重复创建一个char[],这是相当,aux.shared就是用于共享char[],以字面量创建的字符串会共享一个char[],当要发生变化时,将字符串复制到一个非共享的内存中,变化针对这个新拷贝进行,这就是所谓的“copy-on-write"技术。解释了String的内部构造,貌似还没有介绍String是怎么实现mutable,我们写一个Ruby扩展测试下,我们想写这样一个Ruby类:

  Ruby 代码

  classTestdefteststr="str"str.concat("ing")endend

  对应的c语言代码就是:

  cpp 代码

  #include

  #include"ruby.h"staticVALUEt_test(VALUEself){

  VALUEstr;str=rb_str_new2("str");

  printf("beforeconcat:str:%p,

  str.aux.shared:%p,str.ptr:%s"n",str,(RSTRING(str)->aux).shared,RSTRING(str)->ptr);

  rb_str_cat2(str,"ing");

  printf("afterconcat:str:%p,str.aux.shared:%p,str.ptr:%s"n",

  str,(RSTRING(str)->aux).shared,RSTRING(str)->ptr);returnself;

  }

  VALUEcTest;

  voidInit_string_hack(){

  cTest=rb_define_class("Test",rb_cObject);

  rb_define_method(cTest,"test",t_test,0);

  }//string_hack.c

  rb_define_class函数定义了一个类Test,rb_define_method将t_test方法以test的名称添加到Test类。在t_test中,通过rb_str_new2每次生成一个RString结构,然后通过rb_str_cat2将str与"ing"连接起来,添加了一些打印用于跟踪。利用mkmf产生Makefile,写一个extconf.rb

  Ruby 代码

  require'mkmf'create_makefile("string_hack");

  执行ruby extconf.rb,将产生一个Makefile,执行make,生成一个string_hack.so的链接库。扩展写完了,通过ruby调用:

  Ruby 代码

  require'string_hack"t=Test.new(1..3).each{|i|t.test}

  输出:

  before concat: str:0x40098a40, str.aux.shared:0x3, str.ptr:str

  after concat: str:0x40098a40, str.aux.shared:0x8, str.ptr:string

  before concat: str:0x40098a2c, str.aux.shared:0x3, str.ptr:str

  after concat: str:0x40098a2c, str.aux.shared:0x8, str.ptr:string

  before concat: str:0x40098a18, str.aux.shared:0x3, str.ptr:str

  after concat: str:0x40098a18, str.aux.shared:0x8, str.ptr:string

  从结果可以看出,在str concat之前之后,str指向的位置没有改变,改变的是str中ptr指向的字符串的值,看看rb_str_cat2函数的实现就一目了然了:

  cpp 代码


VALUErb_str_cat(str,ptr,len)VALUEstr;
constchar*ptr;
longlen;
{
if(len<0){rb_raise(rb_eArgError,"negativestringsize(orsizetoobig)");
}
if(FL_TEST(str,STR_ASSOC))
{
rb_str_modify(str);
REALLOC_N(RSTRING(str)->ptr,char,RSTRING(str)->len+len);
memcpy(RSTRING(str)->ptr+RSTRING(str)->len,ptr,len);
RSTRING(str)->len+=len;
RSTRING(str)->ptr[RSTRING(str)->len]='"0';
/*sentinel*/
returnstr;
}
returnrb_str_buf_cat(str,ptr,len);
}
VALUErb_str_cat2(str,ptr)VALUEstr;
constchar*ptr;
{
returnrb_str_cat(str,ptr,strlen(ptr));
}
//string.c

本文标题:深入体会Ruby语言中的String类型,于2012年01月14日10时23分发布于银河国际网址手机版。银河国际宏鹏鲁广校区,是北大青鸟武汉电脑学校,专业IT计算机培训,拥有软件/网络/安卓/Web前端/Java课程.北大青鸟地址:光谷广场鲁巷数码港.电话:15902769092

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