正確理解Ruby String用法
Ruby語言是一個(gè)運(yùn)用靈活的編程語言，通常都會(huì)被人們理解為一款解釋型腳本語言。在接下來的文章中，我們將會(huì)了解到一些關(guān)于Ruby String的相關(guān)知識。#t#
Ruby語言中的String是mutable的，不像java、C#中的String是immutable的。比如
- str1="abc"
- str2="abc"
在java中，對于字面量的字符串，jvm內(nèi)部維持一張表，因此如果在java中，str1和str2是同一個(gè)String對象。而在Ruby中， str1和str2是完全不同的對象。同樣，在java中對于String對象的操作都將產(chǎn)生一個(gè)新的對象，而Ruby則是操縱同一個(gè)對象，比如:
- str="abc"
- str.concat("cdf")
此時(shí)str就是"abccdf"。Ruby String是怎么處理的呢？我們只談?wù)刢 ruby中的實(shí)現(xiàn)，有興趣的先看看這篇文章《管窺Ruby——對象基礎(chǔ)》。在ruby.h中我們可以看到String對象的結(jié)構(gòu)，Ruby中的對象（包括類也是對象）都是一個(gè)一個(gè)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
顯然，len是String的長度；ptr是一個(gè)char類型的指針，指向?qū)嶋H的字符串；然后是一個(gè)聯(lián)合，這個(gè)稍后再說。如果你看看ruby.h可以發(fā) 現(xiàn)，幾乎所有定義的對象結(jié)構(gòu)都有一個(gè)struct RBasic。顯然,struct RBasic包含由所有對象結(jié)構(gòu)體共享的一些重要信息的?？纯碦Basic:
- struct RBasic {
- unsigned long flags;
- VALUE klass;
- };
其中的flags是一個(gè)多用途的標(biāo)記，大多數(shù)情況下用于記錄結(jié)構(gòu)體的類型，ruby.h中預(yù)定義了一些列的宏，比如T_STRING（表示struct RString)，T_ARRAY(表示struct RArray）等。Klass是一個(gè)VALUE類型，VALUE也是unsigned long，可以地將它當(dāng)成指針（一個(gè)指針4字節(jié)，綽綽有余了）,它指向的是一個(gè)Ruby對象，這里以后再深入。
那么聯(lián)合aux中的capa和shared是干什么用的呢？因?yàn)镽uby的String是可變的，可變意味著len可以改變，我們需要每次都根據(jù)len的 變換來增減內(nèi)存（使用c中的realloc()函數(shù)），這顯然是一個(gè)很大的開銷，解決辦法就是預(yù)留一定的空間，ptr指向的內(nèi)存大小略大于len，這樣就 不需要頻繁調(diào)用realloc了，aux.capa就是一個(gè)長度，包含額外的內(nèi)存大小。那么aux.shared是干什么的呢？這是一個(gè)VALUE類型， 說明它是指向某個(gè)對象。aux.shared其實(shí)是用于加快字符串的創(chuàng)建速度，在一個(gè)循環(huán)中。
每次都重新創(chuàng)建一個(gè)"str"對象，內(nèi)部就是重復(fù)創(chuàng)建一個(gè)char[],這是相當(dāng)奢侈，aux.shared就是用于共享char[],以字面量創(chuàng)建的字符串會(huì)共享一個(gè)char[],當(dāng)要發(fā)生變化時(shí)，將字符串復(fù)制到一個(gè)非共享的內(nèi)存中，變化針對這個(gè)新拷貝進(jìn)行，這就是所謂的“copy-on-write"技術(shù)。解釋了String的內(nèi)部構(gòu)造，貌似還沒有介紹String是怎么實(shí)現(xiàn)mutable，我們寫一個(gè)Ruby擴(kuò)展測試下，我們想寫這樣一個(gè)Ruby類：
classTestdefteststr="str"str.concat("ing")endend
對應(yīng)的c語言代碼就是：
- #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
在t_test中，通過rb_str_new2每次生成一個(gè)RString結(jié)構(gòu)，然后通過rb_str_cat2將str與"ing"連接起來，添加
了一些打印用于跟蹤。利用mkmf產(chǎn)生Makefile,寫一個(gè)extconf.rb
require'mkmf'create_makefile("string_hack");
執(zhí)行ruby extconf.rb，將產(chǎn)生一個(gè)Makefile,執(zhí)行make，生成一個(gè)string_hack.so的鏈接庫。擴(kuò)展寫完了，通過
ruby調(diào)用：
require'string_hack"t=Test.new(1..3).each{|i|t.test}
輸出：
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
從結(jié)果可以看出，在str concat之前之后，str指向的位置沒有改變，改變的僅僅是str中ptr指向的字符串的值，看看rb_str_cat2函數(shù)的實(shí)現(xiàn)就一目了然了：
- 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
