terra raster 的重复和副作用

Question

在修改重复的SpatRaster的部分属性时，原来的也会被修改：

library(terra)
r <- rast(ncol=2, nrow=2, vals=c(5.3, 7.1, 3, 1.2))
#class       : SpatRaster 
#dimensions  : 2, 2, 1  (nrow, ncol, nlyr)
#resolution  : 180, 90  (x, y)
#extent      : -180, 180, -90, 90  (xmin, xmax, ymin, ymax)
#coord. ref. : +proj=longlat +datum=WGS84 +no_defs 
#source      : memory 
#name        : lyr.1 
#min value   :   1.2 
#max value   :   7.1 
xmin(r)
#[1] -180
t <- r          # duplication
xmin(t) <- -300 # xmin modification of the duplicated SpatRaster
xmin(r)         # the original SpatRaster has also been modified
#[1] -300

这是错误还是选择？它只发生在某些属性上，而不是全部。如果是选择，创建“独立”副本的方法是什么，或者如何断开链接？

Answer 1

这是因为 SpatRaster 只是 C++ 对象的包装器。这使得x（下）成为浅拷贝（即指向内存中的同一个对象）

library(terra)
r <- rast()
x <- r 

只有在某些情况下，使用替换方法时才重要（您的示例不再受当前terra 的影响）。我还添加了一个 copy 方法，该方法返回一个深拷贝，即指向不同（深拷贝）C++ 对象的 SpatRaster。

Answer 2

有关信息，函数add 有同样的问题（在terra 1.0.11 中）：

logo <- rast(system.file("ex/logo.tif", package="terra"))
nlyr(logo)
[1] 3
 
r <- logo
 
add(r) <- r[[1]]

nlyr(logo)
#[1] 4

Answer 3

这里可能存在误解，尤其是我自己。正如您所指出的，add(r) <- r[[1]] 更改 r 的事实是绝对正常的。但它也改变logo 的事实根本不是常规（根据文档，add 函数应该向r 添加一个层，而不是向与当前脚本行无关的任何其他对象）。

如果我理解正确，正如你之前解释的那样，那是因为 r <- logo 不会复制 logo（深拷贝），而只会创建指向 logo 的指针（浅拷贝）。此选择对terra 对象的使用具有重要影响，因为以后对r 的修改也会修改logo 对象（从用户的角度来看，这是一种“副作用”）。我在这里看到至少 3 点：

1. 异常行为。也许应该警告用户。

“在 R 语义中，对象是按值复制的。这意味着修改副本会保持原始对象不变。”：深度或惰性副本是 R 的基本规则（https://rlang.r-lib.org/reference/duplicate.html）。因此用户必须清楚terra (r <- logo) 中的简单赋值不是按值复制，而是按引用复制，否则脚本出错的风险很高。但是，terra 的文档中目前没有解释这种异常行为。

1. 浅拷贝更多是面向程序员的工具。

当用户明白terra 副本是浅副本时，他们可能最喜欢制作深副本，因为terra 用户使用浅副本可能受到限制且不常见。我没有看到太多这种行为有用的情况。对于用户来说，深度副本或惰性副本更为常见。

1. 根据函数的异构行为

但这不是主要问题。主要问题在于，目前，某些操作会同时影响原始对象和复制对象，而其他操作则不会。 add 修改了原始对象（副作用），但 res 没有改变它：

logo <- rast(system.file("ex/logo.tif", package="terra"))
nlyr(logo)
# [1] 3
res(logo)
# [1] 1 1

r <- logo

add(r) <- r[[1]]
nlyr(logo)
# side effect of add function on the number of layers
# [1] 4
res(r) <- c(10,10)
res(logo)
# no side effect of res function on the resolution
# [1] 1 1

如果所有这些猜想都是正确的，那么解释在赋值之后哪些函数会影响或不影响原始对象会很有用，否则就无法可靠地编程。