如何分配串联字符串

How are concatenated strings allocated?

本文关键字：字符串 分配 何分配      更新时间：2023-10-16

我想知道字符串和内存是如何协同工作的

据我所知，我知道当创建一个字符串时，它会将一些字符数组+"\0"放入内存。我也知道它们是不可变的。那么，对于串联之类的事情，内存中会发生什么，从而允许您访问相同的字符串

我不认为连接的字符串或字符会直接放在原始字符串的地址后面，因为这可能会与一些所需的内存重叠

在C#和其他语言中，您可以说：

string s = "Hello" ... s = s + '!'

这会创建一个新字符串吗？一个指向一个新位置，上面写着"你好！"，让原来的位置永远不会被引用？

或者字符串使用的默认字符缓冲区是否允许在串联中留出一些空间？

您所质疑的表达式的行为是由标准定义的，并且是实现所必需的。该标准的相关章节如下：

C++11§21.4.8.1-11

template<class charT, class traits, class Allocator> 
    basic_string<charT,traits,Allocator>
operator+(const basic_string<charT,traits,Allocator>& lhs,
          const charT* rhs);

返回：lhs + basic_string<charT,traits,Allocator>(rhs)

这导致：

C++11§21.4.8.1-3

template<class charT, class traits, class Allocator>
    basic_string<charT,traits,Allocator>
operator+(const basic_string<charT,traits,Allocator>& lhs,
          basic_string<charT,traits,Allocator>&& rhs);

返回：std::move(rhs.insert(0, lhs))

最后。。。

C++11§21.4.2-22

basic_string<charT,traits,Allocator>&
  operator=(basic_string<charT,traits,Allocator>&& str) noexcept;

效果：如果*this和str不是同一个对象，则将*this修改为如表71所示。[注意：有效的实现是swap（str）。--end注]

换句话说，为+运算符的rhs创建一个临时值，然后使用rhs.insert(0,lhs)修改该右值引用，最后，将结果发送到赋值运算符的右值引用版本，该版本可以有效地执行移动操作。

有关更多信息，请参阅该标准的相关章节。

C++03x Notes

有人要求我为C++03x提供相同的演练。我对该标准的最后（官方）版本不确定，但为了参考，以下内容基于ISO/IEC 14882:2003（E）。自行使用。

C++03x也定义了类似的通道，如下所述，并适当注明了标准的相关章节。

C++03x§21.3.7.1-5

template<class charT, class traits, class Allocator>
             basic_string<charT,traits,Allocator>
operator+(const basic_string<charT,traits,Allocator>& lhs, const charT* rhs);

返回：lhs + basic_string<charT,traits,Allocator>(rhs)

因此，与C++11一样，临时表达式是由表达式的rhs构造的。从那里。。。

C++03x§21.3.7.1-1

template<class charT, class traits, class Allocator>
             basic_string<charT,traits,Allocator>
operator+(const basic_string<charT,traits,Allocator>& lhs, 
          const basic_string<charT,traits,Allocator>& rhs);

返回：basic_string（lhs）.append（rhs）

这里我们与C++11不同。我们构造lhs的临时，然后使用append()成员函数附加给定的rhs[第一步中的临时]。为了简洁起见，我省略了lhs的临时const引用构造函数。这把我们带到…

C++03x§21.3.5.2-1

basic_string<charT,traits,Allocator>&
  append(const basic_string<charT,traits>& str);

返回：append(str, 0, npos)

这将调用转发到相关的成员函数，该函数接受要枚举的rhs的开始索引和停止索引。这将带我们去…

C++03x§21.3.5.2-2..5basic_ string&append（const basic_string&str，size_type pos，sizetype n）；

需要：pos<=str.size（）

抛出：如果pos>str.size（），则抛出out_of_range。

效果：将要附加的字符串的有效长度rlen确定为n和str.size（）-pos中较小的一个。如果size（）>=npos-rlen，则函数会抛出length_error。否则，函数将*this控制的字符串替换为长度为size（）+rlen的字符串，该字符串的第一个size（）元素是*this控制的原始字符串的副本，其余元素是从位置开始的str控制的字符串的初始元素的副本

返回：*this。

本质上，这会对位置参数进行一些健全性检查，然后用连接的内容执行替换。最后，现在已经完成了任务的rhs，我们可以对整个惨败的目标执行任务操作，这将带我们去…

C++03x§21.3.1-16

basic_string<charT,traits,Allocator>&
  operator=(const basic_string<charT,traits,Allocator>& str);

效果：如果*this和str不是同一个对象，则修改*this，如表-43 所示

返回：*此

表43表示以下所需效果。

data()-指向str.data() 指向其第一个元素的阵列的已分配副本的第一个元素

size()-str.size()

capacity()-至少与size() 一样大

我的评估是，实施可以随心所欲地实现这些效果（在表43中；这里所示的实施路径仍然是必需的）。

我太累了，没法开车进入C++98。我希望这已经足够了。

正如评论中所指出的，std::string并不是一成不变的。

在字符串中使用+运算符时，如s + '!'中所示，将创建一个新的临时字符串，其中包含结果。s = s + '!'将此临时字符串复制回原始s，替换原始文本。这就是不可变字符串在其他语言中的工作方式。

当您使用+=运算符或append函数时，会修改字符串，并将额外的字符添加到同一字符串对象中。但是，如果旧的内存缓冲区不够大，则可能会在内部分配新的内存缓冲。在重新分配时，通常会请求一些额外的空间，以允许在不重新分配的情况下进行小的未来追加（更高效）。您可以选择使用reserve函数来增加内部缓冲区的最小大小。如果您知道要追加多少数据，这会更有效。

在C++11之前，它依赖于实现。然而，与使用+相比，使用+=时库优化的机会要大得多。最大的区别是C++11现在指定（并强制）这些优化。

一般规则（包括过去、现在和未来的语言规范，甚至类似的语言）是：始终更喜欢

s+= "!" ;

代替您使用的示例代码。

原因是string不是语言原语。它们只是另一种"用户"类型（编译器附带了这种类型，但那是另一回事）。当你写

s = s + "!" ;

调用类CCD_ 25的CCD_。然而，它被迫创建一个新对象（可能与s共享一些存储），因为您本可以在其他上下文中使用它：

t = s + "!" ;

相反，+=方法可以确保您希望附加到当前字符串，从而优化一个位（例如：使用内部缓冲区中的可用空间）。

相关文章：