Swift中的ArraySlice如何在内部工作？

Question

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

但是，我找不到的是它是如何内部工作的？ArraySlice是数组上的视图的确切含义是什么？

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index-2 (i.e 3)从arr中删除了元素。Index-2也是startIndex of slice。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，那么为什么Array中的任何更改都不反映在ArraySlice中

这些文章/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

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

array和slice是独立的值，其中一个不影响另一个：

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

如何实现这一点是Swift标准库的实现细节，但是我们可以查看源代码以获得一些想法:在Array.swift#L1241，我们可以找到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()

   // ...
  }

它用

  @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

  /// 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，但是(希望)已经说明(变异的) remove(at:)方法将元素存储复制到一个新的缓冲区，如果是共享的(与另一个数组或数组片)。

我们还可以通过打印元素存储基地址来验证这一点：

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

如果复制数组、字典或字符串，或者如果String和Substring共享存储，则使用相同的“复制即写”技术。

因此，一个数组片与它的原始数组共享元素存储，只要它们都不发生变异。

这仍然是一个有用的特性。下面是一个简单的例子：

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

array[1...]是给定数组的视图/切片，而不实际复制元素。

一个递归的二进制搜索函数，其中的切片(左或右)被传递下来，将是另一个应用程序。

Answer 2

解释：

数组片是基础数组的视图，并保留该数组。

可能(不是100%确定)，当您从数组中删除一个元素时，它仍然被保留，并被标记为已删除。

这就是为什么当您打印数组时没有看到3，但是切片仍然显示它。

示例：

class Car : CustomStringConvertible {
    var description: String {

        let objectIdentifier = ObjectIdentifier(self) //To get the memory address

        return "car instance - \(objectIdentifier) "
    }

    deinit {
        print("car deallocated")
    }
}

var carSlice : ArraySlice<Car>?

var cars : [Car]? = [Car(), Car(), Car()]

carSlice = cars?[0...1]


print("Going to make cars nil")

cars = nil

print("cars     = \(cars?.description ?? "nil")")
print("carSlice = \(carSlice?.description ?? "nil")")

print("----------------")

print("Going to make carSlice nil")

carSlice = nil

print("carSlice = \(carSlice?.description ?? "nil")")

输出：

Going to make cars nil
cars     = nil
carSlice = [car instance - ObjectIdentifier(0x000060c00001e7b0) , car instance - ObjectIdentifier(0x000060c00001e7c0) ]
----------------
Going to make carSlice nil
carSlice = nil
car deallocated
car deallocated
car deallocated

苹果文档：

长期存储ArraySlice实例是不可取的.片保存对较大数组的整个存储的引用，而不仅仅是对它呈现的部分的引用，即使在原始数组的生存期结束之后也是如此。因此，对片的长期存储可能会延长无法以其他方式访问的元素的生存期，这可能是内存和对象泄漏。

请参阅：

https://developer.apple.com/documentation/swift/arrayslice