编译器是否优化了字符串格式？

Question

我试图回答关于 == 运算符的另一个问题，我创建了以下代码：

NSString *aString = @"Hello";
NSString *bString = aString;
NSString *cString = @"Hello";

if (aString == bString)
    NSLog(@"CHECK 1");

if (bString == cString)
    NSLog(@"CHECK 2");

if ([aString isEqual:bString])
    NSLog(@"CHECK 3");

if ([aString isEqual:cString])
    NSLog(@"CHECK 4");

NSLog(@"%i", aString);
NSLog(@"%i", bString);
NSLog(@"%i", cString);

但对结果感到惊讶：

Equal[6599:10b] CHECK 1
Equal[6599:10b] CHECK 2
Equal[6599:10b] CHECK 3
Equal[6599:10b] CHECK 4
Equal[6599:10b] 8240
Equal[6599:10b] 8240
Equal[6599:10b] 8240

这里有一些编译器诡计吗？

Answer 1

至少在单个编译单元中，显然存在字符串唯一性。我建议您通过man gcc 进行一次简短的浏览，在此期间您可以访问“字符串”的所有用法。您会发现一些与文字 NSStrings 及其免费桥接对应物 CFStrings 直接相关的选项：

• -fconstant-string-class=class-name 设置用于实例化 @"..." 文字的类的名称。它默认为NSConstantString，除非您使用的是 GNU 运行时。 （如果你不知道自己是不是，那你就不是。）
• -fconstant-cfstrings 允许使用内置函数在您编写 CFSTR(...) 时创建 CFStrings。

您可以使用 -fwritable-strings 禁用 C 字符串文字的唯一性，但不推荐使用此选项。我想不出一个组合选项来阻止 NSString 在 Objective-C 文件中的文字的唯一性。 （有人想和 Pascal 字符串文字对话吗？）

您会看到 -fconstant-cfstrings 在 CFString.h 用于创建 CFString 文字的 CFSTR() 宏的定义中发挥作用：

    #ifdef __CONSTANT_CFSTRINGS__
    #define CFSTR(cStr)  ((CFStringRef) __builtin___CFStringMakeConstantString ("" cStr ""))
    #else
    #define CFSTR(cStr)  __CFStringMakeConstantString("" cStr "")
    #endif

如果您查看CFString.c 中非内置__CFStringMakeConstantString() 的实现，您会发现该函数确实使用非常大的CFMutableDictionary 执行唯一性：

    if ((result = (CFStringRef)CFDictionaryGetValue(constantStringTable, cStr))) {
        __CFSpinUnlock(&_CFSTRLock);
    }
    // . . .
    return result;

另请参阅对问题的回复，"What's the difference between a string constant and a string literal?"

Answer 2

NSString 被定义为不可变类型，因此只要编译器可以通过组合相同的字符串来优化事物，它就应该这样做。正如您的代码所演示的，gcc 显然确实为简单的情况执行了这种优化。

Answer 3

对于 cString 和 aString，C、C++ 和 Objective C 编译器可以重用编译时字符串对象，如果它在多个位置声明。

Answer 4

也许是简单的写时复制优化？由于所有 3 个字符串都指向相同的“字符集”，因此在您修改其中一个字符串之前，没有必要创建单独的副本。

可能字符存储在内存的静态部分（使用代码），并且 NSStrings* 指向内存的该部分。一旦您尝试修改其中一个字符串，它将在其他地方（堆）创建新字符串，然后引用该内存。