swift 写时拷贝

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mob64ca12ea4e24 2024-08-01 11:18:59 ©著作权

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Swift 写时拷贝实现教程

写时拷贝（Copy-On-Write, COW）是一种常用的内存管理技术，尤其在 Swift 等语言中，能够提高性能。本文将逐步引导你实现 Swift 中的写时拷贝机制，首先给出整个流程，然后详细说明每一步所需的代码和相应的注释。

流程概述

以下表格展示了实现 Swift 写时拷贝的基本步骤：

步骤	描述
1	创建一个数据存储的类或结构
2	实现一个针对数据的引用计数
3	在数据被修改时，判断是否需要拷贝数据
4	返回被拷贝的对象

步骤详细说明

1. 创建一个数据存储的类或结构

首先，我们定义一个简单的数据结构来存储数据：

class CopyOnWriteArray<T> {
    private var storage: [T]
    private var mutableStorage: [T]?  // 用于存储可以被修改的引用

    init(_ elements: [T]) {
        self.storage = elements
        self.mutableStorage = nil
    }
    
    // 返回存储的元素个数
    var count: Int {
        return storage.count
    }
}

注释：

CopyOnWriteArray 是一个泛型类，能够存储任意类型的数组。
storage 用于实际存储数据，mutableStorage 在需要时指向可修改的数组。

2. 实现一个针对数据的引用计数

我们使用一个内部方法来检查当前的数组引用：

private func prepareForMutation() {
    if mutableStorage == nil {
        mutableStorage = storage // 引用当前存储
    }
}

注释：

prepareForMutation 方法检查 mutableStorage 是否为空，以决定是否需要创建可修改的副本。

3. 在数据被修改时，判断是否需要拷贝数据

当需要修改数组时，我们首先要确保拷贝当前数组：

subscript(index: Int) -> T {
    get {
        return storage[index]
    }
    set {
        prepareForMutation() // 检查和准备修改
        mutableStorage![index] = newValue // 修改副本
    }
}

注释：

subscript 方法是用来访问数组中的元素的。
在设置新值前，调用 prepareForMutation，确保 mutableStorage 有一个可修改的副本。

4. 返回被拷贝的对象

最后，我们需要一个方法来获取当前的数据状态：

func toArray() -> [T] {
    return mutableStorage ?? storage
}

注释：

toArray 方法返回当前的数组，如果没有修改，则返回原始存储内容。

Gantt图

我们可以使用以下代码展示项目甘特图：

gantt
    title 写时拷贝实现甘特图
    dateFormat  YYYY-MM-DD
    section 初始设置
    创建数据存储       :done,  des1, 2023-10-01, 1d
    section 数据处理
    引用计数实现       :active, des2, after des1, 2d
    数据修改判断       :  des3, after des2, 2d
    输出结果           :  des4, after des3, 1d