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swift - Swift 中字符串支持枚举的性能

coder 2023-07-17 原文

我在 Swift 中有很多由 Strings 支持的枚举。考虑到枚举所代表的内容，这是有道理的，并且考虑到永远不必编写以下代码块，这是实用的:

public enum MyEnum : String {
    ...
    func stringValue() -> String {
        switch self {
            ...
        }
    }
    // I can just use .rawValue() instead.
}

我一直没能找到的是关于由非整数类型支持的枚举的内部工作和性能的大量信息。具体来说，我正在寻找以下问题的答案:

  1. Enum 比较是否仍保证为 O(1)，如果是，是通过 String 散列还是 Enums 获得自己的 == 运算符可能的值与底层类型无关(“真正的 O(1)”)？
  2. 对于整数和非整数类型，Enum(rawValue:) 构造函数的复杂度是多少？

最佳答案

看看这段代码:

enum A {
    case A1, A2
}

enum B : Int {
    case B1 = 1
    case B2
}

enum C : String {
    case C1
    case C2
}

A.A1.hashValue    // 0
A.A2.hashValue    // 1

B.B1.hashValue    // 0
B.B2.hashValue    // 1

C.C1.hashValue    // 0
C.C2.hashValue    // 1

如您所见，任何枚举的 hashValue 都等于 case 的数量，无论 rawValue 是否存在，甚至是否存在一个。这肯定是因为在下面，每个枚举只是一个数字，而 rawValue 只是一个将这些数字(索引)映射到相应值的数组。因此

  1. 枚举比较始终只是两个数字之间的比较，您可以只比较hashValue -> O(1) 复杂度(未经测试，但我很确定)

  2. 我不知道用原始值初始化是如何工作的，虽然它很可能是 O(1)(错误，它是 O(n)!，请参见下面的编辑)，因为所有可能的 RawValue 类型是 Hashable，因此可以将它们存储在 Hashmap 中，这意味着 O(1) 索引。

也就是说，枚举可以这样实现:

enum M : RawRepresentable {
    case M1    // rawValue = 4, hashValue = 0
    case M2    // rawValue = 7, hashValue = 1

    typealias RawValue = Int

    // Int is Hashable -> Store in Dictionary -> O(1)
    static let rawToEnum : [RawValue : M] = [
        4 : .M1,
        7 : .M2
    ]

    // hashValue is index of this array
    static let hashToRaw : [RawValue] = [
        4,
        7
    ]

    var rawValue : RawValue {
        return M.hashToRaw[hashValue]
    }

    init?(rawValue: RawValue) {
        if let m = M.rawToEnum[rawValue] {
            self = m
        } else {
            self = .M1    // Failed, assign a value to let it compile
            return nil
        }
    }
}

编辑:似乎初始化枚举是 O(n)(其中 n 是案例数)复杂度!

我做了一些性能测试，我创建了 4 个不同的枚举，每个枚举有 128、256、512、1024 个案例。然后我让程序从每个枚举中选择 128 个随机原始值，将它们组成一个数组并重复该数组 20 次(以获得更准确的时间)。然后使用这些原始值中的每一个初始化枚举。以下是结果(发布版本):

Default rawValue: 20 repetitions
 128 cases -> 0.003 sec (33% StDev)
 256 cases -> 0.006 sec (14% StDev)
 512 cases -> 0.014 sec (15% StDev)
1024 cases -> 0.025 sec (10% StDev)

你可以查看我创建的测试项目here (XCode 7 测试版 6)

另一个编辑:我向测试项目添加了枚举，它符合我上面显示的方式 RawRepresentable，再次使用与 128、256、512 和 1024 个案例完全相同的设置。结果(如预期的那样)是 O(1)!所以显然创建自己的枚举更快!我只是不明白为什么 Swift 开发人员不这样做......顺便说一句，性能是 RawRepresentable 的自定义实现重复 200 次以上(枚举初始化数量是默认 rawValues 的 10 倍):

Custom rawValue: 200 repetitions
 128 cases -> 0.008 sec ( 7% StDev)
 256 cases -> 0.008 sec (15% StDev)
 512 cases -> 0.010 sec (19% StDev)
1024 cases -> 0.008 sec (26% StDev)

关于swift - Swift 中字符串支持枚举的性能，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/32420689/

swiftcodehashValuerawValueenumstime-complexity

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