Swift 中 Substring 与 String

Swift   2018-03-22 15:39:26 发布
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原作者: Greg Heo (@gregheo) | Twitter ,原文链接:Swift Substrings

为文本字符串添加特性或者语法糖在各种编程语言中都很普遍。就拿大家都很熟悉的 C 语言举例,C 字符串本质是一个字符数组(characters array),但是每次输入字符串的时候不用输入 ['h','e','l','l','o'] ,直接打 hello 就可以了,因为这个操作编译器帮你做了。

更高级的语言比如 Swift 处理字符串就不仅仅是当做字符数组了,String 是一个完整的类型,并且有各种特性。我们先来看一下 String 的一个特性:substring。

简单的看一下 String

首先粗略的了解一下字符串的实现。下面的代码来自标准库中 String.swift

public struct String {
  public var _core: _StringCore
}

当然也有一些其他初始化设置,不过在声明里只有这一个存储属性!秘密一定都在 StringCore.swift 里:

public struct _StringCore {
  public var _baseAddress: UnsafeMutableRawPointer?
  var _countAndFlags: UInt
  public var _owner: AnyObject?
}

在这个类型里还有很多其他东西,不过我们还是只关注存储属性:

  • Base address — 一个指向内部存储的指针

  • Count — 字符串长度,UInt 类型,在一个 64 位的系统中,意味着有 62(64 - 2) 位的空间可以表示长度。这是一个非常大的数字。所以字符串的长度不太可能溢出。

  • Flags — 两个 bits 用来做标志。第一位表示是否被 _StringBuffer 持有;第二位表示编码格式是 ASCII 还是 UTF-16。

_StringCore 的真实情况比这里提到的要复杂的多,但是通过上面的内容可以让我们更容易理解字符串的一些信息:字符串的内部存储和存储的大小(underlying storage and size)。

Substring

Swift 中要怎么创建一个 substring?最简单的方式就是通过下标从 string 取一段:

let str = "Hello Swift!"
let slice = str[str.startIndex..
<str index="" str="" startindex="" nbsp="" offsetby:="" 5="" hello=""></str>

虽然很简单,但是代码看起来不太优雅。

String 的索引不是直观的整型,所以截取时的位置索引需要利用 startIndex 和 index(_:offsetBy:)获取。如果是从字符串开始位置截取,可以省略掉 startIndex :

let withPartialRange = str[..
<str index="" str="" startindex="" nbsp="" offsetby:="" 5="" still="" hello=""></str>

或者用 collection 中的这个方法:

let slice = str.prefix(5)
// still "Hello"

要记住字符串也是 collection ,所以你可以用集合下的方法,比如 prefix(),suffix(), dropFirst() 等。

Substring 的内部原理

substring 一个神奇的地方是他们重用了父 string 的内存。你可以把 substring 理解为父 string 的其中一段。

举个例子,如果从一个 8000 个字符的字符串中截取 100 个字符,并不需要重新初始化 100 个字符的内存空间。

这也意味着你可能不小心就把父 string 的生命周期延长了。如果有一大段字符串,然后你只是截取了一小段,只要截取的小段字符串没有释放,大段的字符串也不会被释放。

Substring 内部到底是怎么做到的呢?

public struct Substring {
  internal var _slice: RangeReplaceableBidirectionalSlice
<string></string>

内部的 _slice 属性保存着所有关于父字符串的信息:

// Still inside Substring
internal var _wholeString: String {
  return _slice._base
}
public var startIndex: Index { return _slice.startIndex }
public var endIndex: Index { return _slice.endIndex }

计算属性 _wholeString(返回整个父字符串),startIndex 和 endIndex 都是通过内部的 _slice 返回。

也可以看出 slice 是如何引用父字符串的。

Substring 转换为 String

最后代码里可能有很多 substring,但是函数的参数类型需要的是 string。Substring 转换到 string 的过程也很简单:

let string = String(substring)

因为 substrings 和它的父字符串共享同一个内存空间,猜测创建一个新字符串应该会初始化一片新的存储空间。那么 string 的初始化到底过程是怎样的呢。

extension String {
  public init(_ substring: Substring) {
    // 1
    let x = substring._wholeString
    // 2
    let start = substring.startIndex
    let end = substring.endIndex
    // 3
    let u16 = x._core[start.encodedOffset..
<end encodedoffset="" nbsp="" 4a="" if="" start="" sameposition="" in:="" x="" unicodescalars="" end="" self="" 4b="" else=""></end>
  1. 创建一个对原有父字符串的引用

  2. 获取 substring 在父字符串中的开始和结束位置

  3. 获取 UTF-16 格式的 substring 内容。_core 是 _StringCore 的一个实例。

  4. 判断匹配的 unicode 编码,生成一个新的字符串实例

把 substring 转换成 string 的步骤非常简单,但是你可能要考虑是不是一需要这样做。是不是进行 substring 操作的时候都要求类型是 string?如果对 substring 的操作都需要转成 string,那么轻量级的 substring 也就失去了意义。

 

来自:http://www.cocoachina.com/ios/20180322/22726.html

 

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