编写高性能 Swift - 有效使用容器类型的三点建议

Swift 标准库提供的一个重要功能是通用容器 Array 和 Dictionary。本文将说明如何高效地使用这些类型。

建议：在数组中使用值类型

在 Swift 中，类型可以分为两个不同的类别：值类型（结构，枚举，元组）和引用类型（类）。它们的一个关键区别是，值类型不能包含在 NSArray 中。因此，当使用值类型时，优化器可以消除 Array 中大部分的开销，这些开销对于处理将数组支持 NSArray 的可能性是必需的。

此外，与引用类型相反，值类型仅在递归包含引用类型时才需要引用计数。通过使用没有引用类型的值类型，可以避免额外的保留，释放 Array 内部的空间。

// Don't use a class here.
struct PhonebookEntry {
  var name: String
  var number: [Int]
}

var a: [PhonebookEntry]

请记住，在使用大的值类型和使用引用类型之间需要权衡。在某些情况下，复制和移动大的值类型的开销将超过消除桥接和保留/释放开销的成本。

建议：当不需要 NSArray 桥接时，将 ContiguousArray 与引用类型一起使用

如果您需要引用类型的数组，并且该数组不需要桥接到 NSArray 时，请使用 ContiguousArray 而不是 Array：

class C { ... }
var a: ContiguousArray<C> = [C(...), C(...), ..., C(...)]

建议：使用适当的突变代替对象重新分配

Swift 中的所有标准库容器都是值类型，使用 COW（写时复制）来执行拷贝，而不是显式拷贝。在许多情况下，这允许编译器通过保留容器而不是执行深拷贝来排除不必要的拷贝。仅当容器的引用计数大于 1 并且容器发生突变时，才通过复制基础容器来完成此操作。例如，在下面的示例中，将 c 分配给 d 时不会发生拷贝，但是当 d 通过添加 2 进行结构突变时，将拷贝 d，然后将 2 添加到 d：

var c: [Int] = [ ... ]
var d = c        // No copy will occur here.
d.append(2)      // A copy *does* occur here.

如果用户不小心，有时 COW 可能会引入其他意外副本。这方面的一个示例是尝试通过函数中的对象重新分配执行变异。在 Swift 中，所有参数都以 +1 传递，即参数保留在调用点之前，然后在被调用者的末尾释放。这意味着如果编写如下函数：

func append_one(_ a: [Int]) -> [Int] {
  var a = a
  a.append(1)
  return a
}

var a = [1, 2, 3]
a = append_one(a)

由于赋值的原因，a 可能是一个拷贝，尽管 a 在 append_one 之后没有使用。可以通过使用 inout 参数来避免这种情况：

func append_one_in_place(a: inout [Int]) {
  a.append(1)
}

var a = [1, 2, 3]
append_one_in_place(&a)