コピーと参照とビュー

文字列と配列を対象にC++/Python/Juliaでこれらの違いをメモる．

C++

コピー

#define PRINT_ADDR(arg){                                    \
    cout << "addr of " << #arg << " is " << &arg << endl;   \
  }

int main(){
  string str1 = "A string";
  string str2 = str1;

  vector<int> vec1 = {1, 2, 3, 4};
  vector<int> vec2 = vec1;

  PRINT_ADDR(str1);
  PRINT_ADDR(str2);
  PRINT_ADDR(vec1);
  PRINT_ADDR(vec2);
}

/*
addr of str1 is 0x7fff4d146040
addr of str2 is 0x7fff4d146060
addr of vec1 is 0x7fff4d146000
addr of vec2 is 0x7fff4d146020
*/

普通に代入演算子を用いるとオブジェクト領域に文字列や配列の内容はコピーされる．よってそれぞれのオブジェクトのアドレスは全て異なる．

参照

参照するとアドレスの指す先は同じになる．

#define PRINT_ADDR(arg){                                    \
    cout << "addr of " << #arg << " is " << &arg << endl;   \
  }

int main(){
  string str1 = "A string";
  string &str2 = str1;

  vector<int> vec1 = {1, 2, 3, 4};
  vector<int> &vec2 = vec1;

  PRINT_ADDR(str1);
  PRINT_ADDR(str2);
  PRINT_ADDR(vec1);
  PRINT_ADDR(vec2);
}

/*
addr of str1 is 0x7ffd19402590
addr of str2 is 0x7ffd19402590
addr of vec1 is 0x7ffd19402570
addr of vec2 is 0x7ffd19402570
*/

string_view

C++の文字列は

string str = "hello world";

すると実行時にメモリを確保(@ヒープ)する．一方string_viewは

string_view sv = "hello world";

すると，文字列"hello world"自体は@静的領域に確保され(つまりコンパイル時にELFのデータとして配置される)，svはこの文字列の先頭へのポインタと文字列の長さを持つ．よって，そもそも静的領域であるから当然だが，string_viewは read-only である．string_viewのメンバ関数は，この先頭へのポインタと文字列の長さを変更することでstringと似たような操作を実現している．

例1

string_view sv = "hello world";
string_view sub = sv.substr(1, 6);
cout << sub << endl;

/*
ello w
*/

subは"ello w"を取り出して別の領域にコピーしたのではなく，先頭のポインタをeに，文字列の長さを6に変更しただけ．

例2

string_view sv = "   hello world";
sv.remove_prefix(min(sv.find_first_not_of(" "), sv.size()));
cout << sv << endl;

/*
hello world
*/

これはsvの先頭が指すポインタを" “からhに移動しているだけである．よって実際には静的領域に確保された” hello world"の先頭の空白を 削除していない．

Python