Swift 中 Substring 与 String

   <p>原作者： <a href="/misc/goto?guid=4959757482495999801" rel="nofollow,noindex">Greg Heo (@gregheo)</a> | 推ter ，原文链接：Swift Substrings</p>    <p>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。</p>    <p>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。</p>    <p>简单的看一下 String</p>    <p>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 <a href="/misc/goto?guid=4959757482599267415" rel="nofollow,noindex">String.swift</a> ：</p>    <pre>  <code class="language-objectivec">public struct String {    public var _core: _StringCore  }</code></pre>    <p>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 <a href="/misc/goto?guid=4959757482692166271" rel="nofollow,noindex">StringCore.swift</a> 里：</p>    <pre>  <code class="language-objectivec">public struct _StringCore {    public var _baseAddress: UnsafeMutableRawPointer?    var _countAndFlags: UInt    public var _owner: AnyObject?  }</code></pre>    <p>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：</p>    <ul>     <li> <p>Base address — 一个指向内部存储的指针</p> </li>     <li> <p>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。</p> </li>     <li> <p>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。</p> </li>    </ul>    <p>_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）。</p>    <p>Substring</p>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-objectivec">let str = "Hello Swift!"  let slice = str[str.startIndex..  <str index="" str="" startindex="" nbsp="" offsetby:="" 5="" hello=""></str></code></pre>    <p>虽然很简单，但是代码看起来不太优雅。</p>    <p>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 ：</p>    <pre>  <code class="language-objectivec">let withPartialRange = str[..  <str index="" str="" startindex="" nbsp="" offsetby:="" 5="" still="" hello=""></str></code></pre>    <p>或者用 collection 中的这个方法：</p>    <pre>  <code class="language-objectivec">let slice = str.prefix(5)  // still "Hello"</code></pre>    <p>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。</p>    <p>Substring 的内部原理</p>    <p>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。</p>    <p style="text-align:center"><img src="https://simg.open-open.com/show/8fb5ca4720b586d883731c75bc10806f.png"></p>    <p>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。</p>    <p>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。</p>    <p>Substring 内部到底是怎么做到的呢？</p>    <pre>  <code class="language-objectivec">public struct Substring {    internal var _slice: RangeReplaceableBidirectionalSlice  <string></string></code></pre>    <p>内部的 _slice 属性保存着所有关于父字符串的信息：</p>    <pre>  <code class="language-objectivec">// Still inside Substring  internal var _wholeString: String {    return _slice._base  }  public var startIndex: Index { return _slice.startIndex }  public var endIndex: Index { return _slice.endIndex }</code></pre>    <p>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。</p>    <p>也可以看出 slice 是如何引用父字符串的。</p>    <p>Substring 转换为 String</p>    <p>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：</p>    <pre>  <code class="language-objectivec">let string = String(substring)</code></pre>    <p>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。</p>    <pre>  <code class="language-objectivec">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></code></pre>    <ol>     <li> <p>创建一个对原有父字符串的引用</p> </li>     <li> <p>获取 substring 在父字符串中的开始和结束位置</p> </li>     <li> <p>获取 UTF-16 格式的 substring 内容。_core 是 _StringCore 的一个实例。</p> </li>     <li> <p>判断匹配的 unicode 编码，生成一个新的字符串实例</p> </li>    </ol>    <p>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。</p>    <p> </p>    <p>来自：http://www.cocoachina.com/ios/20180322/22726.html</p>    <p> </p>