莊周夢蝶

    Ruby語言中的String是mutable的，不像java、C#中的String是immutable的。比如
       str1="abc"
       str2="abc"
在java中，對于字面量的字符串，jvm內部維持一張表，因此如果在java中，str1和str2是同一個String對象。而在Ruby中，str1和str2是完全不同的對象。同樣，在java中對于String對象的操作都將產生一個新的對象，而Ruby則是操縱同一個對象，比如:
       str="abc"
       str.concat("cdf")
此時str就是"abccdf"。Ruby對String是怎么處理的呢？我們只談談c ruby中的實現，有興趣的先看看這篇文章《管窺Ruby——對象基礎》。在ruby.h中我們可以看到String對象的結構，Ruby中的對象（包括類也是對象）都是一個一個的struct，String也不能例外：
struct RString {
    struct RBasic basic;
    long len;
    char *ptr;
    union {
      long capa;
      VALUE shared;
    } aux;
};
//ruby.h

    顯然，len是String的長度；ptr是一個char類型的指針，指向實際的字符串；然后是一個聯合，這個稍后再說。如果你看看ruby.h可以發現，幾乎所有定義的對象結構都有一個struct RBasic。顯然,struct RBasic包含由所有對象結構體共享的一些重要信息的。看看RBasic:

struct RBasic {
 unsigned long flags;
 VALUE klass;
};
其中的flags是一個多用途的標記，大多數情況下用于記錄結構體的類型，ruby.h中預定義了一些列的宏，比如T_STRING（表示struct RString)，T_ARRAY(表示struct RArray）等。Klass是一個VALUE類型，VALUE也是unsigned long，可以地將它當成指針（一個指針4字節，綽綽有余了）,它指向的是一個Ruby對象，這里以后再深入。
    那么聯合aux中的capa和shared是干什么用的呢？因為Ruby的String是可變的，可變意味著len可以改變，我們需要每次都根據len的變換來增減內存（使用c中的realloc()函數），這顯然是一個很大的開銷，解決辦法就是預留一定的空間，ptr指向的內存大小略大于len，這樣就不需要頻繁調用realloc了，aux.capa就是一個長度，包含額外的內存大小。那么aux.shared是干什么的呢？這是一個VALUE類型，說明它是指向某個對象。aux.shared其實是用于加快字符串的創建速度，在一個循環中：

while true do  # 無限重復

a = "str"        # 以“str”為內容創建字符串，賦值給a

a.concat("ing")  # 為a所指向的對象添加“ing”

p(a)             # 顯示“string”

end

每次都重新創建一個"str"對象，內部就是重復創建一個char[],這是相當奢侈，aux.shared就是用于共享char[],

以字面量創建的字符串會共享一個char[],當要發生變化時，將字符串復制到一個非共享的內存中，變化針對這

個新拷貝進行，這就是所謂的“copy-on-write"技術。解釋了String的內部構造，貌似還沒有介紹String是怎么

實現mutable，我們寫一個Ruby擴展測試下，我們想寫這樣一個Ruby類：

class Test

def test

str="str"

str.concat("ing")

end

end

對應的c語言代碼就是：

   rb_define_class函數定義了一個類Test,rb_define_method將t_test方法以test的名稱添加到Test類。在

t_test中，通過rb_str_new2每次生成一個RString結構，然后通過rb_str_cat2將str與"ing"連接起來，添加

了一些打印用于跟蹤。利用mkmf產生Makefile,寫一個extconf.rb

require 'mkmf'

create_makefile("string_hack");

執行ruby extconf.rb，將產生一個Makefile,執行make，生成一個string_hack.so的鏈接庫。擴展寫完了，通過

ruby調用：

require 'string_hack"

t=Test.new

(1..3).each{|i| t.test}

輸出：

before concat: str:0x40098a40, str.aux.shared:0x3, str.ptr:str

after concat: str:0x40098a40, str.aux.shared:0x8, str.ptr:string

before concat: str:0x40098a2c, str.aux.shared:0x3, str.ptr:str

after concat: str:0x40098a2c, str.aux.shared:0x8, str.ptr:string

before concat: str:0x40098a18, str.aux.shared:0x3, str.ptr:str

after concat: str:0x40098a18, str.aux.shared:0x8, str.ptr:string

從結果可以看出，在str concat之前之后，str指向的位置沒有改變，改變的僅僅是str中ptr指向的字符串的值

，看看rb_str_cat2函數的實現就一目了然了：

VALUE rb_str_cat(str, ptr, len)

    VALUE str;

    const char *ptr;

    long len;

{

    if (len < 0) {

        rb_raise(rb_eArgError, "negative string size (or size too big)");

    }

    if (FL_TEST(str, STR_ASSOC)) {

        rb_str_modify(str);

        REALLOC_N(RSTRING(str)->ptr, char, RSTRING(str)->len+len);

        memcpy(RSTRING(str)->ptr + RSTRING(str)->len, ptr, len);

        RSTRING(str)->len += len;

        RSTRING(str)->ptr[RSTRING(str)->len] = '"0'; /* sentinel */

        return str;

    }

    return rb_str_buf_cat(str, ptr, len);

}

VALUE rb_str_cat2(str, ptr)

    VALUE str;

    const char *ptr;

{

    return rb_str_cat(str, ptr, strlen(ptr));

}

//string.c