如何让R6对象的数组成员实现原地更新而非复制更新？

我们通过以下代码测试R6对象数组成员的更新行为：

require(R6)
Array <- R6Class(
  "Array",
  public=list(
    x=matrix(0,0,0),
    initialize=function(a,b,c){
      self$x <- matrix(a,b,c)
    },
    assign=function(z){
      self$x[1,1] <- z
      invisible(self)
    }
  )
)
x <- Array$new(0,10,10)
tracemem(x$x)
x$assign(1)
y <- matrix(0,10,10)
tracemem(y)
y[1,1] <- 1

运行后得到输出：

> [1] "<0x55ae7be40040>"
> tracemem[0x55ae7be40040 -> 0x55ae7b403700]: <Anonymous> 
> > [1] "<0x55ae7b254c90>"
> > 

测试结果显示：更新R6对象的数组成员时会生成数组副本，而更新普通数组时则是原地更新（即不生成副本）。

问题原因 #

当执行self$x[1,1] <- z时，R会先取出self$x的副本，修改副本后再重新赋值给self$x，这个过程触发了副本创建。

解决方案 #

要实现原地更新，需要绕过R6的成员访问器直接操作底层环境，有两种可行方式：

方式1：直接操作R6对象的环境 #

修改assign方法，直接从对象的环境中获取数组并修改，避免取值时生成副本：

require(R6)
Array <- R6Class(
  "Array",
  public=list(
    x=matrix(0,0,0),
    initialize=function(a,b,c){
      self$x <- matrix(a,b,c)
    },
    assign=function(z){
      env <- environment(self)
      env$x[1,1] <- z
      invisible(self)
    }
  )
)

方式2：使用<<-操作符 #

在方法内部使用<<-，它会在当前环境的父环境（即R6对象的环境）中查找变量并直接修改，无需生成副本：

require(R6)
Array <- R6Class(
  "Array",
  public=list(
    x=matrix(0,0,0),
    initialize=function(a,b,c){
      self$x <- matrix(a,b,c)
    },
    assign=function(z){
      x[1,1] <<- z
      invisible(self)
    }
  )
)

验证效果 #

用修改后的代码重新测试，tracemem不会输出副本创建的日志，说明实现了原地更新：

x <- Array$new(0,10,10)
tracemem(x$x)
x$assign(1)

原理说明 #

R6对象的成员存储在其对应的环境中，self$x的访问会触发一次取值操作，对这个取值结果的修改会默认生成副本。而直接操作环境变量或使用<<-，可以直接修改原始数组对象，避免副本生成。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user1407220