Почему компилятор создает копию строки при использовании constref в Delphi и Pascal

Delphi , Синтаксис , Синтаксис

Введение

При работе со строками в Delphi и Free Pascal разработчики иногда сталкиваются с неожиданным поведением компилятора - созданием лишних копий строк при передаче их в подпрограммы. В этой статье мы разберем, почему это происходит, как избежать ненужного копирования и какие альтернативные подходы можно использовать.

Проблема с constref

Рассмотрим простой пример кода:

{$mode objfpc}{$H+}

procedure P1(constref Ch: AnsiChar);
begin
  Writeln(Ch);
end;

var
  S: AnsiString = '12345';
begin
  P1(S[1]);
end.

При дизассемблировании можно увидеть, что компилятор создает копию строки перед вызовом процедуры:

# [32] P1(S[1]);
  leaq  TC_$P$PROGRAM_$$_S(%rip),%rcx
  call  fpc_ansistr_unique
  movq  %rax,%rcx
  call  P$PROGRAM_$$_P1$CHAR

Почему происходит копирование?

Как объяснил PascalDragon, constref принудительно передает параметр по ссылке (как указатель). Чтобы гарантировать, что другие ссылки на строку не будут мешать переданной ссылке, компилятор создает уникальную копию строки.

Для примитивных типов параметров лучше использовать const, так как компилятор сам выберет наиболее эффективный способ передачи параметра - если только вам действительно не нужна ссылка на передаваемое значение.

Проблема перегрузки функций

Ситуация усложняется, когда мы используем перегруженные функции для разных типов символов:

{$mode objfpc}{$H+}

procedure P1(constref Ch: AnsiChar);
begin
  Writeln('P1 Char');
end;

procedure P1(constref Ch: WideChar);
begin
  Writeln('P1 Wide');
end;

procedure P2(P: PAnsiChar);
begin
  Writeln('P2 Char');
end;

procedure P2(P: PWideChar);
begin
  Writeln('P2 Wide');
end;

var
  S: AnsiString = '12345';
  W: WideString = '12345';
begin
  P1(S[1]);
  P1(W[1]);
  P2(@S[1]);
  P2(@W[1]);
  Writeln('1');
end.

Решение проблемы

Использование {$TYPEDADDRESS ON}

Одно из решений - использование директивы {$TYPEDADDRESS ON} (или {$T+}), которая включает проверку типов для оператора @:

{$mode objfpc}{$H+}
{$T+}

unit u1;

interface
procedure P2(P: PAnsiChar);
procedure P2(P: PWideChar);

implementation

procedure P2(P: PAnsiChar);
begin
  Writeln('P2 Char');
end;

procedure P2(P: PWideChar);
begin
  Writeln('P2 Wide');
end;

end.

Однако это решение требует, чтобы вся программа компилировалась с этой директивой, что может быть не всегда удобно.

Альтернативные подходы

1. Использование PChar: pascal P1(PChar(S)[0]); // Обратите внимание на индексацию с 0

2. Явное приведение типов: pascal P1(PChar(Pointer(S))[0]);

3. Использование const вместо constref (если возможно): pascal procedure P1(const Ch: AnsiChar);

Почему constref ведет себя именно так?

Как отметил Martin_fr, поведение constref не совсем последовательно:

1. constref выполняет UniqueString, что является избыточным, так как параметр помечен как const (неизменяемый). Достаточно было бы просто увеличить счетчик ссылок.

2. Существует несоответствие между поведением constref и обычного взятия адреса (@). Если constref защищает строку, потому что принимает указатель на символ в строке, то почему такая же защита не применяется при использовании @S[1]?

Рекомендации

1. По возможности используйте const вместо constref для простых типов.

2. Если вам действительно нужна передача по ссылке, рассмотрите возможность использования явных указателей (PAnsiChar, PWideChar).

3. Для перегруженных функций, работающих с разными типами строк, используйте директиву {$T+} в соответствующих модулях.

4. Если производительность критична, используйте приведение к PChar с явным указанием типа.

Заключение

Хотя поведение компилятора с constref может показаться нелогичным, оно обусловлено необходимостью гарантировать корректность работы с управляемыми типами. Понимание этих механизмов позволяет писать более эффективный код и избегать ненужного копирования данных.

Для случаев, когда важна максимальная производительность, лучше использовать явные указатели и приведение типов, несмотря на некоторую потерю читаемости кода. В остальных ситуациях рекомендуется следовать стандартным практикам работы со строками в Pascal.

Создано по материалам из источника по ссылке.

Контекст объясняет, почему компилятор создает лишние копии строк при передаче через `constref`, разбирает проблемы перегрузки функций и предлагает альтернативные подходы для оптимизации.

Комментарии и вопросы

Получайте свежие новости и обновления по Object Pascal, Delphi и Lazarus прямо в свой смартфон. Подпишитесь на наш Telegram-канал delphi_kansoftware и будьте в курсе последних тенденций в разработке под Linux, Windows, Android и iOS

:: Главная :: Синтаксис ::