在 Swift 中追加字符以形成字符串的最快、最精简的方法

Question

我来自 C# 背景，其中System.String 是不可变的，字符串连接相对昂贵（因为它需要重新分配字符串）我们知道使用StringBuilder 类型，因为它预先分配了一个更大的缓冲区，其中单个字符（@ 987654325@，一种 16 位值类型）和短字符串可以很便宜地连接起来，无需额外分配。

我正在将一些 C# 代码移植到 Swift，它从字符长度小于 8 位的子八位字节索引处读取位数组 ([Bool])（这是一种非常注重空间的文件格式）。

我的 C# 代码是这样的：

 StringBuilder sb = new StringBuilder( expectedCharacterCount );
 int idxInBits = 0;
 Boolean[] bits = ...;
 for(int i = 0; i < someLength; i++) {
     Char c = ReadNextCharacter( ref idxInBits, 6 ); // each character is 6 bits in this example
     sb.Append( c );
 }

在 Swift 中，我假设 NSMutableString 相当于 .NET 的 StringBuilder，并且我发现了这个关于附加单个字符 (How to append a character to string in Swift?) 的 QA，所以在 Swift 中我有这个：

var buffer: NSMutableString
for i in 0..<charCount {
    let charValue: Character = readNextCharacter( ... )
    buffer.AppendWithFormat("%c", charValue)
}
return String(buffer)

但我不知道为什么它首先通过格式字符串，这似乎效率低下（在每次迭代中重新解析格式字符串）并且由于我的代码在 iOS 设备上运行，我希望对我的程序非常保守CPU 和内存使用情况。

在我写这篇文章的时候，我了解到我的代码真的应该使用UnicodeScalar 而不是Character，问题是NSMutableString 不允许你附加UnicodeScalar 值，你必须使用Swift 自己的可变@ 987654335@ 类型，所以现在我的代码如下所示：

var buffer: String
for i in 0..<charCount {
    let x: UnicodeScalar = readNextCharacter( ... )
    buffer.append(x)
}
return buffer

我认为String 是不可变的，但我注意到它的append 方法返回Void。

这样做我仍然感到不舒服，因为我不知道 Swift 的 String 类型是如何在内部实现的，而且我不知道如何预先分配一个大缓冲区以避免重新分配（假设 Swift 的 String 使用增长算法）。

Answer 1

（此答案是根据对 Swift 2 和 3 有效的文档和源代码编写的：一旦 Swift 4 到来，可能需要更新和修改）

由于 Swift 现已开源，我们其实可以看一下 Swift 的源代码：s native String

• swift/stdlib/public/core/String.swift

从上面的来源，我们有以下评论

/// Growth and Capacity
/// ===================
///
/// When a string's contiguous storage fills up, new storage must be
/// allocated and characters must be moved to the new storage.
/// `String` uses an exponential growth strategy that makes `append` a
/// constant time operation *when amortized over many invocations*.

鉴于上述情况，您不必担心在 Swift 中附加字符的性能（无论是通过 append(_: Character)、append(_: UniodeScalar) 还是 appendContentsOf(_: String)），因为为某个 @987654332 重新分配了连续存储@instance 不应该非常频繁地w.r.t。要进行此重新分配，需要附加的单个字符数。

另请注意，NSMutableString 不是“纯原生”Swift，而是属于桥接 Obj-C 类家族（可通过 Foundation 访问）。

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对您的评论的注释

“我认为String 是不可变的，但我注意到它的append 方法返回Void。”

String 只是一个（值）类型，可变属性和不可变属性都可以使用它

var foo = "foo" // mutable 
let bar = "bar" // immutable
    /* (both the above inferred to be of type 'String') */

mutating void-return 实例方法 append(_: Character) 和 append(_: UniodeScalar) 可被可变和不可变的 String 实例访问，但与后者一起使用它们自然会产生编译时错误

let chars : [Character]  = ["b","a","r"]
foo.append(chars[0]) // "foob"
bar.append(chars[0]) // error: cannot use mutating member on immutable value ...