如何實現std :: string？

Question

我很想知道如何實現std :: string以及它與c字符串的區別？如果標准沒有指定任何實現，那么任何帶有解釋的實現都會很好，它如何滿足標准給出的字符串要求？

Answer 1

實際上我使用的每個編譯器都為運行時提供了源代碼 - 因此無論您使用的是GCC還是MSVC，您都可以查看實現。 但是， std::string大部分或全部將被實現為模板代碼，這會導致非常難以閱讀。

Scott Meyer的書，Effective STL ，有一章關於std :: string實現，這是對常見變體的一個很好的概述：“第15項：注意string實現的變化”。

他談到了4種變化：

• 關於引用計數的實現的幾種變體（通常稱為寫入時的復制） - 當字符串對象未被更改時，refcount會遞增，但實際的字符串數據不會。 兩個對象都指向相同的refcounted數據，直到其中一個對象修改它，導致數據的“寫入時復制”。 這些變化存在於諸如引用計數，鎖等之類的位置。

• “短字符串優化”（SSO）實現。 在此變體中，對象包含通常指向數據，長度，動態分配緩沖區大小等的指針。但是如果字符串足夠短，它將使用該區域來保存字符串而不是動態分配緩沖區

此外， Herb Sutter的“更多例外C ++”有一個附錄（附錄A：“不是（在多線程世界中）的優化”），討論了為什么復制寫入refcounted實現由於同步問題經常在多線程應用程序中出現性能問題。 那篇文章也可在線獲取（但我不確定它是否與書中的內容完全相同）：

• http://www.gotw.ca/publications/optimizations.htm

這兩章都值得一讀。

Answer 2

std :: string是一個包裝某種內部緩沖區的類，並提供了操作該緩沖區的方法。

C中的字符串只是一個字符數組

解釋std :: string如何在這里工作的所有細微差別將花費太長時間。 也許看看gcc源代碼http://gcc.gnu.org ，看看他們究竟是怎么做的。

Answer 3

這個頁面的答案中有一個示例實現。

此外，假設您已安裝gcc，您可以查看gcc的實現。 如果沒有，您可以通過SVN訪問他們的源代碼 。 大多數std :: string是由basic_string實現的，所以從那里開始。

另一個可能的信息來源是Watcom的編譯器

Answer 4

字符串的c ++解決方案與c版本完全不同。 第一個也是最重要的區別是當c使用ASCIIZ解決方案時，std :: string和std :: wstring使用兩個迭代器（指針）來存儲實際的字符串。 字符串類的基本用法提供了動態分配的解決方案，因此在動態內存處理的CPU開銷成本中，它使字符串處理更加舒適。

您可能已經知道，C不包含任何內置的通用字符串類型，只通過標准庫提供幾個字符串操作。 C ++提供包裝功能的C和C ++之間的主要區別之一，因此它可以被視為偽造的泛型類型。

在C中你需要遍歷字符串，如果你想知道它的長度，std :: string :: size（）成員函數基本上只有一條指令（結束 - 開始）。 只要有內存，就可以安全地將字符串附加到另一個字符串，因此無需擔心緩沖區溢出錯誤（以及漏洞），因為如果需要，附加會創建更大的緩沖區。

正如之前有人告訴的那樣，字符串是以模板化的方式從向量功能派生出來的，因此更容易處理多字節字符系統。 您可以使用typedef std :: basic_string specific_str_t定義自己的字符串類型; 表達式與模板參數中的任何仲裁數據類型。

我認為兩方都有足夠的優點和反差：

C ++字符串優點： - 在某些情況下更快的迭代（使用大小肯定，並且它不需要來自內存的數據來檢查你是否在字符串的末尾，比較兩個指針。這可能會對緩存） - 緩沖區操作包含字符串功能，因此不必擔心緩沖區問題。

C ++字符串缺點： - 由於動態內存分配的原因，基本用法可能會對性能產生影響。 （幸運的是，你可以告訴字符串對象應該是什么原始緩沖區大小，所以除非你超過它，否則它不會從內存中分配動態塊） - 與其他語言相比，通常是奇怪且不一致的名稱。 這對任何stl的東西都是壞事，但是你可以使用它，它會產生一些特定的C ++感覺。 - 模板的大量使用迫使標准庫使用基於頭的解決方案，因此它對編譯時間有很大影響。

Answer 5

這取決於您使用的標准庫。

例如， STLPort是一個C ++標准庫實現，它實現了字符串等。