哪些循环数字的 Ruby 方法实际上创建了数组，哪些没有？答案

【问题标题】：Which Ruby methods to loop through numbers actually create the array and which do not?哪些循环数字的 Ruby 方法实际上创建了数组，哪些没有？
【发布时间】：2019-12-24 05:35:51
【问题描述】：

例如，给定n，可能是1000000或100000000，找出来

0 ^ 1 ^ 2 ^ 3 ^ ... ^ n

有几种方法：

p (0..n).inject(:^)
p 0.upto(n).inject(:^)
p (n+1).times.inject(:^)

（在 Ruby 中还有其他常用方法吗？）在 Ruby 中循环遍历范围的常用方法中，哪些实际创建了一个数组，因此可能会导致大量内存使用？（作为要记住的一般规则）。

在 Mac 上，是否有办法在 Ruby 程序内部并使用操作系统来判断内存使用实际上是最小的（O(1) 空间）来验证没有创建实际的数组？

附：一种方法是使n 相当大，例如100000000，运行它，然后在另一个shell 中使用ps v 以查看内存处于低百分比（与使用(0..n).to_a.inject(:^) 运行程序相比），但是我不确定是否有更好的方法。

【问题讨论】：

一般来说，Ruby 不会创建数组，除非它真的必须这样做，请参阅stackoverflow.com/q/6487747/479863（大约是 1.9.2，但行为变得更糟的可能性很小）。

标签： arrays ruby memory iterator

【解决方案1】：

这三个都没有创建数组。第一个创建Range，后两个创建Enumerator。

证明（仅在 MRI 中，在 2.6.3p62 上测试）：

# Does not create an array:
ruby -e 's = {}; GC.start; p "Before: #{ObjectSpace.count_objects(s)[:T_STRING]}"; ("AAAA".."ZZZZ").each { |x| p "During: #{ObjectSpace.count_objects(s)[:T_STRING]}" if x == "ZZZZ" }'
# => "Before: 8417"
# => "During: 16979"

# Creates an array:
ruby -e 's = {}; GC.start; p "Before: #{ObjectSpace.count_objects(s)[:T_STRING]}"; ("AAAA".."ZZZZ").to_a.each { |x| p "During: #{ObjectSpace.count_objects(s)[:T_STRING]}" if x == "ZZZZ" }'
# => "Before: 8417"
# => "During: 780125"

两者之间的唯一区别是#to_a 插入在#each 之前。确切的数字会随着运行而变化，但幅度应该明显不同。我使用字符串而不是整数，因为小整数不是作为对象实现的，也不能被 Objectspace::count_objects 计算。

编辑：但大整数是。 :)

ruby -e 'base = 4611686018427387904; s = {}; GC.start; p "Before: #{ObjectSpace.count_objects(s)[:T_BIGNUM]}"; base.upto(base + 10000).each { |x| p "During: #{ObjectSpace.count_objects(s)[:T_BIGNUM]}" if x == base }'
# => "Before: 3"
# => "During: 4"

ruby -e 'base = 4611686018427387904; s = {}; GC.start; p "Before: #{ObjectSpace.count_objects(s)[:T_BIGNUM]}"; base.upto(base + 10000).to_a.each { |x| p "During: #{ObjectSpace.count_objects(s)[:T_BIGNUM]}" if x == base }'
# => "Before: 3"
# => "During: 10005"

【讨论】：

我想我们可以推断出来……尽管使用数字可能与常见用例更相关。我想知道为什么在第一种情况下对象数量会大幅增加。是不是因为创建了字符串对象但没有被垃圾收集。在第二种情况下，为什么这么多对象... 26**4 只有 456976
不知道，也许 String#succ 创建了一个中间值或其他东西。但这是一个实现细节。我添加了一个带有整数的示例（它们只需要足够大以退出 fixnum 范围）。
你怎么打电话给GC.start？不是自动的吗？
这是自动的，但不可预测。我想从一个尽可能清晰的表格开始，因为这个例子就是要计算活动对象。

【解决方案2】：

连同@Amadan 的回答和another post on showing memory use 然后a even better one，以下可以显示循环内的内存使用情况：

def show_memory_used(s = "")
  puts "%.1fMB used %s" % [`ps -o rss= -p #{$$}`.to_f/1024, s]
end

show_memory_used("at the beginning")

n = 10000000

(0..n).each{|i| show_memory_used("during loop 1") if i == n}

0.upto(n){|i| show_memory_used("during loop 2") if i == n}

(n+1).times.to_a.each.each{|i| show_memory_used("during loop 3") if i == n}

样本输出：

6.0MB used at the beginning
6.0MB used during loop 1
6.0MB used during loop 2
6.0MB used during loop 3

将这些行中的任何一行更改为：

(0..n).to_a.each{|i| show_memory_used() if i == n}

实际创建一个数组，你可以看到使用的内存大大增加：

82.7MB used during loop 1

【讨论】：