一些“`Fixnum`”性质

Question

我在Fixnum中找到了文档的以下特性。

Fixnum对象具有即时值。这意味着当它们作为参数分配或传递时，将传递实际的对象，而不是对该对象的引用。

在IRB中可以显示相同的内容吗？希望只有它才能被我正确理解？

赋值不别名Fixnum对象。

那究竟是什么呢？

对于任何给定的整数值，实际上只有一个Fixnum对象实例，因此，例如，您不能向Fixnum添加单例方法。

无法理解不使用singleton对象实例添加Fixnum方法的原因。

我对第二点作了一些尝试，具体如下：

a = 1                      # => 1
a.class                    # => Fixnum
b = a                      # => 1
b.class                    # => Fixnum
a == b                     # => true
a.equal? b                 # => true
a.object_id == b.object_id # => true

但我还是很困惑。有谁能帮我了解一下这些功能的核心吗？

Answer 1

在Ruby中，大多数对象需要内存来存储它们的类和实例变量。一旦分配了这个内存，Ruby就会根据这个内存位置来表示每个对象。当对象被分配给一个变量或传递给一个函数时，传递的是这个内存的位置，而不是这个内存中的数据。Singleton方法利用了这一点。当您定义单例方法时，Ruby悄悄地用一个新的单例类替换对象类。因为每个对象都存储其类，Ruby可以轻松地用一个实现单例方法(并从原始类继承)的新类替换对象的类。

对于直接值的对象，这不再是正确的：true、false、nil、所有符号以及足够小到适合于Fixnum的整数。Ruby不为这些对象的实例分配内存，也不将对象内部表示为内存中的位置。相反，它根据对象的内部表示来推断对象的实例。这意味着有两个方面：

1. 每个对象的类不再存储在特定位置的内存中，而是由直接对象的类型隐式确定。这就是为什么Fixnum不能有单例方法的原因。
2. 具有相同状态的直接对象(例如，整数2378的两个Fixnum)实际上是相同的实例。这是因为实例是由此状态决定的。

要更好地理解这一点，请考虑在Fixnum上执行以下操作：

>> x = 3 + 7
=> 10
>> x.object_id == 10.object_id
=> true
>> x.object_id == (15-5).object_id
=> true

现在，考虑使用字符串：

>> x = "a" + "b"
=> "ab"
>> x.object_id == "ab".object_id
=> false
>> x.object_id == "Xab"[1...3].object_id
=> false
>> x == "ab"
=> true
>> x == "Xab"[1...3]
=> true

Fixnum的对象ids相等的原因是它们是具有相同内部表示的直接对象。另一方面，字符串存在于已分配的内存中。每个字符串的对象id是其对象状态在内存中的位置。

一些低级信息

要理解这一点，您必须了解Ruby (至少1.8和1.9)如何在内部处理Fixnum。在Ruby中，所有对象都用VALUE类型的变量在C代码中表示。Ruby对VALUE提出了以下要求

1. 类型值是足够大小的最小整数，足以容纳指针。这意味着，在C中，sizeof(VALUE) == sizeof(void*)。
2. 任何非即时对象都必须在4字节的边界上对齐.这意味着，由Ruby分配的任何对象都将具有地址4*i，用于某些整数i。这也意味着所有指针的两个最不重要位的值都为零。

第一个需求允许Ruby将指向对象的指针和直接值存储在VALUE类型的变量中。第二个需求允许Ruby基于两个最不重要的位来检测Fixnum和符号对象。

为了使这更具体，请考虑Ruby对象z的内部二进制表示，我们将在32位体系结构中将其称为Rz：

MSB                                   LSB
  3           2            1            
 1098 7654 3210 9876 5432 1098 7654 32 10
 XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX AB CD

然后，Ruby将Rz ( z的表示形式)解释为：

1. 如果是D==1，那么z就是Fixnum。此Fixnum的整数值存储在表示的上31位中，并通过执行算术右移来恢复存储在这些位中的有符号整数。
2. 测试了三种特殊的表示(都使用了D==0)

- if `Rz==0`, then `z` is `false`
- if `Rz==2`, then `z` is `true`
- if `Rz==4`, then `z` is `nil`

​

1. 如果是ABCD == 1110，那么z就是一个符号。通过右移八个最不重要的位(即C中的z>>8 )，符号被转换成唯一的ID。在32位架构上，这允许2^24个不同的ID(超过1,000万).在64位架构上，这允许2^48个不同的ID.
2. 否则，Rz表示Ruby对象实例在内存中的地址，z的类型由该位置的类信息决定。

Answer 2

好吧..。

1. 这是MRI的内部实现细节。您可以看到，在Ruby中(在C端)，所有的Ruby对象都是一个VALUE。在大多数情况下，VALUE是指向存在于堆栈上的对象的指针。但是即时值(Fixnum、true、false、nil等)存在于VALUE中，指向对象的指针通常在其中存在。
2. 它使变量成为完全相同的对象。现在，我不知道这在内部是如何工作的，因为它将它分配给VALUE本身，但它确实这样做了。
3. 因为每次在我的程序中使用数字1时，我都使用相同的对象。因此，如果我在1上定义了一个单例方法，那么我的程序中的每一个地方，所需的程序等等，都会有这个单例方法。单例方法通常用于局部猴子识别。所以，为了防止这种情况，Ruby只是不让你。