但是,并不是构造(consing)用得少的程序就一定快。 多数 Lisp 实现一直使用着差劲的垃圾回收器,在这些实现中,过多的内存分配容易让程序运行变得缓慢。 因此,『高效的程序应该尽可能地减少 的使用』这种观点,逐渐成为了一种传统。 最近这种传统开始有所改变,因为一些实现已经用上了相当先进(sophisticated)的垃圾回收器,它们实行一种更为高效的策略:创建新的对象,用完之后抛弃而不是进行回收。
本节介绍了几种方法,用于减少程序中的构造。 但构造数量的减少是否有利于加快程序的运行,这一点最终还是取决于实现。 最好的办法就是自己去试一试。
减少构造的办法有很多种。 有些办法对程序的修改非常少。 例如,最简单的方法就是使用破坏性函数。 下表罗列了一些常用的函数,以及这些函数对应的破坏性版本。
当确认修改列表是安全的时候,可以使用 delete
替换 remove
,用 nreverse
替换 reverse
,诸如此类。
即便你想完全摆脱构造,你也不必放弃在运行中 (on the fly)创建对象的可能性。 你需要做的是避免在运行中为它们分配空间和通过垃圾回收收回空间。通用方案是你自己预先分配内存块 (block of memory),以及明确回收用过的块。预先可能意味着在编译期或者某些初始化例程中。具体情况还应具体分析。
例如,当情况允许我们利用一个有限大小的堆栈时,我们可以让堆栈在一个已经分配了空间的向量中增长或缩减,而不是构造它。Common Lisp 内置支持把向量作为堆栈使用。如果我们传给 make-array
可选的 fill-pointer
参数,我们将得到一个看起来可扩展的向量。 make-array
的第一个参数指定了分配给向量的存储量,而 fill-pointer
指定了初始有效长度:
> (length vec)
2
但它能够增长直到十个元素。因为 vec
有一个填充指针,我们可以使用 vector-push
和 vector-pop
函数推入和弹出元素,就像它是一个列表一样:
> (vector-push 'a vec)
2
> vec
#(NIL NIL A)
A
> vec
#(NIL NIL)
当我们调用 vector-push
时,它增加填充指针并返回它过去的值。只要填充指针小于 make-array
的第一个参数,我们就可以向这个向量中推入新元素;当空间用尽时, vector-push
返回 nil
。目前我们还可以向 vec
中推入八个元素。
使用带有填充指针的向量有一个缺点,就是它们不再是简单向量了。我们不得不使用 aref
来代替 svref
引用元素。代价需要和潜在的收益保持平衡。
图 13.3 生成同韵字辞典
当应用涉及很长的序列时,你可以用 map-into
代替 map
。 map-into
的第一个参数不是一个序列类型,而是用来存储结果的,实际的序列。这个序列可以是该函数接受的其他序列参数中的任何一个。所以,打个比方,如果你想为一个向量的每个元素加 1,你可以这么写:
(setf v (map-into v #'1+ v))
图 13.3 展示了一个使用大向量应用的例子:一个生成简单的同韵字辞典 (或者更确切的说,一个不完全韵辞典)的程序。函数 read-line
从一个每行仅含有一个单词的文件中读取单词,而函数 write-words
将它们按照字母的逆序打印出来。比如,输出的起始可能是
a amoeba alba samba marimba...
利用填充指针和 ,我们可以把程序写的既简单又高效。
在数值应用中要当心大数 (bignums)。大数运算需要构造,因此也就会比较慢。 即使程序的最后结果为大数,但是,通过调整计算,将中间结果保存在定长数中,这种优化也是有可能的。
另一个避免垃圾回收的方法是,鼓励编译器在栈上分配对象而不是在堆上。 如果你知道只是临时需要某个东西,你可以通过将它声明为 dynamic extent
来避免在堆上分配空间。
通过一个动态范围 (dynamic extent)变量声明,你告诉编译器,变量的值应该和变量保持相同的生命期。 什么时候值的生命期比变量长呢?这里有个例子:
(defun our-reverse (lst)
(dolist (x lst)
(push x rev))
rev))
在 our-reverse
中,作为参数传入的列表以逆序被收集到 rev
中。当函数返回时,变量 rev
将不复存在。 然而,它的值 ── 一个逆序的列表 ── 将继续存活:它被送回调用函数,一个知道它的命运何去何从的地方。
相比之下,考虑如下 adjoin
实现:
(defun our-adjoin (obj lst &rest args)
(if (apply #'member obj lst args)
lst
那么编译器就可以 (但不是必须)在栈上为 args
分配空间,在 our-adjoin
返回后,它将自动被释放。