замыкания

[thedeemon]

Некоторое время назад сделал себе трекер аллокаций в D и обнаружил, что замыкания там реализованы несколько не так, как я ожидал, а довольно остроумным способом. Давайте для примера опишем простую ФВП и попередаем ей из одной функции всякие лямбды, захватывающие разные переменные из окружения, да по нескольку раз :

int twice(int delegate(int) f, int x) { return f(f(x)); } 

void fun() 
{
    int x = 10, y = 100;
    byte[40] arr;
    double z = 55;
    foreach(i; 0..3)
        twice(n => n + arr[8] + x, i).writeln;
    foreach(i; 10..13)
        twice(n => n + y++, i).writeln;
    foreach(i; 20..23)
        twice(n => n + y + arr[2], i).writeln;
}

Теперь вызовем fun(). Как думаете, сколько тут будет сделано аллокаций и сколько всего памяти под них будет запрошено? (компиляем в 32 бита)

Ответ: одна единственная аллокация в 52 байта (40 байт на массив arr, по 4 байта на x и y, плюс 4 байта служебных). Она происходит при входе в fun(), при этом упоминаемые в замыканиях x, y и arr сразу размещаются в этом выделенном на куче фрагменте, а остальные локальные переменные живут на стеке. Все замыкания внутри fun ссылаются на этот один кусочек памяти, и сколько бы их ни было разных, сколько бы раз они не создавались/передавались, никаких новых аллокаций не происходит. И даже никакого копирования данных не делается. Помните высказывания о том, что замыкания - это объекты для бедных и наоборот? Тут, по сути, как раз получился объект: его данные - это тот фрагмент выделенной на куче памяти, где лежат захватываемые переменные, а его методы - это все те замыкания, которые какие-то из этих переменных захватывают. По-моему, красиво.

Еще один момент: если добавить в тип ФВП одно слово

int twice(scope int delegate(int) f, int x) { return f(f(x)); } 

то при вызове fun() не произойдет ни одной аллокации вообще. Это волшебное слово означает, что ФВП не будет нигде сохранять ссылки на переданное замыкание и его данные, а значит им не нужно жить дольше, чем работает fun(), и их можно оставить на стеке. Тогда все замыкания просто ссылаются на ее фрейм на стеке, аллоцировать на куче ничего не надо.

А сколько и каких аллокаций сделает аналогичный код на вашем любимом языке?

Comments

[neatfires.livejournal.com]

А компайлер проверяет соблюдение кодом гарантий scope? (Предполагаю, что нет, т.к. если да, то scope не нужен).

[thedeemon.livejournal.com]

scope нужен в типе, чтобы можно было линковаться с такими функциями, не имея их исходника. По замыслу компилятор D должен проверять соблюдение условий для scope, но в данный момент это недореализовано.