Chapel 中的行为“ref”和“const ref”

Question

我试图理解

ref

和

const ref

应用于复合类型成员（例如记录）的行为。这里，可以假设它们的行为类似于 C++ 中的

auto&

和

const auto&

吗？即，即使对于

const ref

情况也不会创建副本？我想知道在某些情况下，编译器是否可以通过优化为

const ref

创建临时变量（尽管我猜这不会发生）。

为了获得一些经验，我尝试了以下代码并确认这个简单案例的地址是相同的。

use CTypes;

record Foo {
  var n = 100;
}

var foo: Foo;
writeln("foo.n  : addr = ", c_ptrToConst(foo.n));

ref n_ref = foo.n;
writeln("n_ref  : addr = ", c_ptrToConst(n_ref));

const ref n_cref = foo.n;
writeln("n_cref : addr = ", c_ptrToConst(n_cref));

(Result)
foo.n  : addr = 0x654816445110
n_ref  : addr = 0x654816445110
n_cref : addr = 0x654816445110

另外，为了检查数据的地址，在CTypes模块中使用

c_ptrToConst()

来编写类似于C++中的以下代码是否合理？

#include <iostream>
using namespace std;

struct Foo {
    int n = 100;
};

int main() {
    Foo foo;
    cout << "foo.n  : addr = " << &foo.n << endl;

    auto& n_ref = foo.n;
    cout << "n_ref  : addr = " << &n_ref << endl;

    const auto& n_cref = foo.n;
    cout << "n_cref : addr = " << &n_cref << endl;
}

一个相关的问题是：鉴于

ref

和

const ref

不进行复制，直接使用数组组件（例如

foo.arr

）或使用

ref

变量（

ref arr = foo.arr

）之间是否有性能差异用于执行相同的数组计算？ （这里，

foo

应该有一个数组组件

arr

。）

Answer 1

在我看来，你的想法是正确的。 我认为 Chapel 中的

ref

和

const ref

就像 C 指针，但不需要

*

来取消引用或

&

来建立。 初始化它会将其指向某个东西（并且以后不能将其重新指向其他东西），并且随后对它的引用就像对该指针的取消引用一样。

由于 Chapel 支持分布式内存编程和全局命名空间，Chapel 引用可以引用存储在远程内存中（例如，远程计算节点上）的数据以及本地存储的变量，这使得它们比 C/C++ 更强大。

请注意，虽然您的示例使用 Chapel 的类型推断，这使得它们类似于您在 C++ 中提到的

auto

情况，但可以键入 Chapel 中的

ref

声明。 例如：

var x = 42;
ref y: int = x;

在这里，Chapel 推断

x

是一个

int

，因为它是用

int

文字初始化的。 虽然

y

可以类似地从 x 的类型推断出来，但在这里我断言它是

ref

到

int

。 虽然这在像这样的小情况下很明显，但在初始化表达式更复杂的情况下，这种类型注释可以作为文档或代码安全断言很有帮助。

我相当确定，今天 Chapel 编译器不会创建

const ref

引用的变量的深层副本，如果我们将来要更改此设置，我会感到惊讶。 具体来说，这样做似乎与用户明确要求的内容相矛盾。 如果 Chapel 将来这样做，我预计只会在它作为优化的情况下，用户无法确定我们已经这样做了（比如您使用

c_ptrToConst()

.

对于您的其他问题：

• 对于记录来说，使用

  c_ptrTo()

  /

  c_ptrToConst()

  或

  c_addrOf()

  /

  c_addrOfConst()

  是获取指向 Chapel 变量的 C 指针/const 指针的合理且等效的方法。 如您所知，对于其他类型，两者可能有所不同。 例如，对于本地连续数组，

  c_ptrTo()

  将返回指向数组缓冲区中第一个元素的指针，而

  c_addrOf()

  将返回指向数组元数据的指针。

• 对于记录字段的

  ref

  ，我通常不希望使用

  foo.field

  与

  refToField

  访问字段之间存在太大的性能差异，无论字段的类型如何。 我可以想象潜在差异的一种情况是，如果记录是静态分配的，则编译器知道

  foo.field

  的确切地址，但必须取消引用

  refToField

  的逻辑指针才能到达它。 但实际上，我预计这些情况不会经常出现，并且差异可以忽略不计。 具体来说，我经常使用

  ref

  或

  const ref

  作为为更复杂的表达式创建简写的方法。

  裁判可以相当 有价值的是当表达式的位置对于 计算。 例如，像

  A[i, j][k]

  这样的复杂数组表达式将 往往涉及地址算术和指针取消引用，例如存储 如果要使用该元素，则对该元素的引用可能很有价值 在一段代码中多次出现。 同样，

  ref

  也很有用 当通过多个其他类字段（例如，二叉树中的

  root.left.right.right

  ）访问一个类并且需要访问该类时 场几次。 在这两种情况下，

  ref

  都会给你们两个 表达式的简写以及直接指向其的更便宜的方法 内存中的位置。