我们每天都会遇到许多情况，需要在代码中进行繁琐而频繁的字符串操作。我们都知道字符串操作是昂贵的操作。我想知道哪一种方式是最廉价的。
最常见的操作是连接字符串（这是我们在某种程度上可以控制的）。在C++中连接std::strings的最佳方法是什么？以及加速连接的各种解决方案？
我的意思是，
std::string l_czTempStr;
1).l_czTempStr = "Test data1" + "Test data2" + "Test data3";
2). l_czTempStr = "Test data1";
l_czTempStr += "Test data2";
l_czTempStr += "Test data3";
3). using << operator
4). using append()
此外，使用 CString 是否比使用 std::string 有任何优势？
这是一个小测试套件：
#include <iostream>
#include <string>
#include <chrono>
#include <sstream>
int main ()
{
typedef std::chrono::high_resolution_clock clock;
typedef std::chrono::duration<float, std::milli> mil;
std::string l_czTempStr;
std::string s1="Test data1";
auto t0 = clock::now();
#if VER==1
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
l_czTempStr = s1 + "Test data2" + "Test data3";
}
#elif VER==2
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
l_czTempStr = "Test data1";
l_czTempStr += "Test data2";
l_czTempStr += "Test data3";
}
#elif VER==3
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
l_czTempStr = "Test data1";
l_czTempStr.append("Test data2");
l_czTempStr.append("Test data3");
}
#elif VER==4
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
std::ostringstream oss;
oss << "Test data1";
oss << "Test data2";
oss << "Test data3";
l_czTempStr = oss.str();
}
#endif
auto t1 = clock::now();
std::cout << l_czTempStr << '\n';
std::cout << mil(t1-t0).count() << "ms\n";
}
在 coliru 上：
使用以下命令进行编译：
clang++ -std=c++11 -O3 -DVER=1 -Wall -pedantic -pthread main.cpp
21.6463毫秒
-DVER=2
6.61773毫秒
-DVER=3
6.7855毫秒
-DVER=4
102.015毫秒
看起来 2), += 是胜者。
(同时使用和不使用 -pthread 看起来会影响计时)
operator+仍然在内部遭受大量的分配/释放。 - Jesse Goodstringstream基准测试包括流构造的（极其）缓慢计时。 - Rapptz.append()有任何统计差异。也不应该有：其中一个是基于另一个实现的。我不明白它们为什么会有显著的不同。 - underscore_d除了其他答案之外...
我曾在一段时间内对这个问题进行了广泛的基准测试，并得出结论，在所有用例中，最有效的解决方案（GCC 4.7＆4.8在Linux x86 / x64 / ARM上）是先使用reserve()为结果字符串预留足够的空间来容纳所有连接的字符串，然后只需append()它们（或使用operator +=()，这没有区别）。
不幸的是，我似乎已经删除了那个基准测试，所以你只有我的话（但如果我的话不够的话，你可以很容易地调整Mats Petersson的基准测试来验证这一点）。
简而言之：
const string space = " ";
string result;
result.reserve(5 + space.size() + 5);
result += "hello";
result += space;
result += "world";
根据具体用例（连接的字符串数量、类型和大小），有时这种方法是迄今为止效率最高的，而其他情况下则与其他方法相当，但从不劣化。
问题是，在预先计算所需总大小时，这确实很麻烦，尤其是在混合使用字符串文字和std::string时（上面的示例就已经非常清楚了）。只要修改其中一个文字或添加另一个待连接的字符串，这样的代码可维护性就会变得非常糟糕。
一种方法是使用sizeof来计算文本的大小，但我认为这只会制造更多混乱，可维护性仍然很差：
#define STR_HELLO "hello"
#define STR_WORLD "world"
const string space = " ";
string result;
result.reserve(sizeof(STR_HELLO)-1 + space.size() + sizeof(STR_WORLD)-1);
result += STR_HELLO;
result += space;
result += STR_WORLD;
最终我选择了一组可变参数模板来高效地处理计算字符串大小（例如字符串字面量的大小在编译时确定），根据需要使用reserve()，然后将所有内容连接起来。
这就是它，希望这对您有用：
namespace detail {
template<typename>
struct string_size_impl;
template<size_t N>
struct string_size_impl<const char[N]> {
static constexpr size_t size(const char (&) [N]) { return N - 1; }
};
template<size_t N>
struct string_size_impl<char[N]> {
static size_t size(char (&s) [N]) { return N ? strlen(s) : 0; }
};
template<>
struct string_size_impl<const char*> {
static size_t size(const char* s) { return s ? strlen(s) : 0; }
};
template<>
struct string_size_impl<char*> {
static size_t size(char* s) { return s ? strlen(s) : 0; }
};
template<>
struct string_size_impl<std::string> {
static size_t size(const std::string& s) { return s.size(); }
};
template<typename String> size_t string_size(String&& s) {
using noref_t = typename std::remove_reference<String>::type;
using string_t = typename std::conditional<std::is_array<noref_t>::value,
noref_t,
typename std::remove_cv<noref_t>::type
>::type;
return string_size_impl<string_t>::size(s);
}
template<typename...>
struct concatenate_impl;
template<typename String>
struct concatenate_impl<String> {
static size_t size(String&& s) { return string_size(s); }
static void concatenate(std::string& result, String&& s) { result += s; }
};
template<typename String, typename... Rest>
struct concatenate_impl<String, Rest...> {
static size_t size(String&& s, Rest&&... rest) {
return string_size(s)
+ concatenate_impl<Rest...>::size(std::forward<Rest>(rest)...);
}
static void concatenate(std::string& result, String&& s, Rest&&... rest) {
result += s;
concatenate_impl<Rest...>::concatenate(result, std::forward<Rest>(rest)...);
}
};
} // namespace detail
template<typename... Strings>
std::string concatenate(Strings&&... strings) {
std::string result;
result.reserve(detail::concatenate_impl<Strings...>::size(std::forward<Strings>(strings)...));
detail::concatenate_impl<Strings...>::concatenate(result, std::forward<Strings>(strings)...);
return result;
}
就公共接口而言，唯一有趣的部分是最后一个template<typename... Strings> std::string concatenate(Strings&&... strings)模板。使用方法很简单:
int main() {
const string space = " ";
std::string result = concatenate("hello", space, "world");
std::cout << result << std::endl;
}
开启优化后，任何优秀的编译器都应该能够将concatenate调用扩展为我手动编写一切的第一个例子中的相同代码。就GCC 4.7和4.8而言，生成的代码几乎完全相同，性能也相同。
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <string>
#include <sstream>
#include <cstring>
using namespace std;
static __inline__ unsigned long long rdtsc(void)
{
unsigned hi, lo;
__asm__ __volatile__ ("rdtsc" : "=a"(lo), "=d"(hi));
return ( (unsigned long long)lo)|( ((unsigned long long)hi)<<32 );
}
string build_string_1(const string &a, const string &b, const string &c)
{
string out = a + b + c;
return out;
}
string build_string_1a(const string &a, const string &b, const string &c)
{
string out;
out.resize(a.length()*3);
out = a + b + c;
return out;
}
string build_string_2(const string &a, const string &b, const string &c)
{
string out = a;
out += b;
out += c;
return out;
}
string build_string_3(const string &a, const string &b, const string &c)
{
string out;
out = a;
out.append(b);
out.append(c);
return out;
}
string build_string_4(const string &a, const string &b, const string &c)
{
stringstream ss;
ss << a << b << c;
return ss.str();
}
char *build_string_5(const char *a, const char *b, const char *c)
{
char* out = new char[strlen(a) * 3+1];
strcpy(out, a);
strcat(out, b);
strcat(out, c);
return out;
}
template<typename T>
size_t len(T s)
{
return s.length();
}
template<>
size_t len(char *s)
{
return strlen(s);
}
template<>
size_t len(const char *s)
{
return strlen(s);
}
void result(const char *name, unsigned long long t, const string& out)
{
cout << left << setw(22) << name << " time:" << right << setw(10) << t;
cout << " (per character: "
<< fixed << right << setw(8) << setprecision(2) << (double)t / len(out) << ")" << endl;
}
template<typename T>
void benchmark(const char name[], T (Func)(const T& a, const T& b, const T& c), const char *strings[])
{
unsigned long long t;
const T s1 = strings[0];
const T s2 = strings[1];
const T s3 = strings[2];
t = rdtsc();
T out = Func(s1, s2, s3);
t = rdtsc() - t;
if (len(out) != len(s1) + len(s2) + len(s3))
{
cout << "Error: out is different length from inputs" << endl;
cout << "Got `" << out << "` from `" << s1 << "` + `" << s2 << "` + `" << s3 << "`";
}
result(name, t, out);
}
void benchmark(const char name[], char* (Func)(const char* a, const char* b, const char* c),
const char *strings[])
{
unsigned long long t;
const char* s1 = strings[0];
const char* s2 = strings[1];
const char* s3 = strings[2];
t = rdtsc();
char *out = Func(s1, s2, s3);
t = rdtsc() - t;
if (len(out) != len(s1) + len(s2) + len(s3))
{
cout << "Error: out is different length from inputs" << endl;
cout << "Got `" << out << "` from `" << s1 << "` + `" << s2 << "` + `" << s3 << "`";
}
result(name, t, out);
delete [] out;
}
#define BM(func, size) benchmark(#func " " #size, func, strings ## _ ## size)
#define BM_LOT(size) BM(build_string_1, size); \
BM(build_string_1a, size); \
BM(build_string_2, size); \
BM(build_string_3, size); \
BM(build_string_4, size); \
BM(build_string_5, size);
int main()
{
const char *strings_small[] = { "Abc", "Def", "Ghi" };
const char *strings_medium[] = { "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz",
"defghijklmnopqrstuvwxyzabc",
"ghijklmnopqrstuvwxyzabcdef" };
const char *strings_large[] =
{ "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
"abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz",
"defghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabc"
"defghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabc"
"defghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabc"
"defghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabc"
"defghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabc"
"defghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabc"
"defghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabc"
"defghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabc"
"defghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabc"
"defghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabc",
"ghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdef"
"ghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdef"
"ghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdef"
"ghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdef"
"ghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdef"
"ghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdef"
"ghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdef"
"ghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdef"
"ghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdef"
"ghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdef"
};
for(int i = 0; i < 5; i++)
{
BM_LOT(small);
BM_LOT(medium);
BM_LOT(large);
cout << "---------------------------------------------" << endl;
}
}
build_string_1 small time: 4075 (per character: 452.78)
build_string_1a small time: 5384 (per character: 598.22)
build_string_2 small time: 2669 (per character: 296.56)
build_string_3 small time: 2427 (per character: 269.67)
build_string_4 small time: 19380 (per character: 2153.33)
build_string_5 small time: 6299 (per character: 699.89)
build_string_1 medium time: 3983 (per character: 51.06)
build_string_1a medium time: 6970 (per character: 89.36)
build_string_2 medium time: 4072 (per character: 52.21)
build_string_3 medium time: 4000 (per character: 51.28)
build_string_4 medium time: 19614 (per character: 251.46)
build_string_5 medium time: 6304 (per character: 80.82)
build_string_1 large time: 8491 (per character: 3.63)
build_string_1a large time: 9563 (per character: 4.09)
build_string_2 large time: 6154 (per character: 2.63)
build_string_3 large time: 5992 (per character: 2.56)
build_string_4 large time: 32450 (per character: 13.87)
build_string_5 large time: 15768 (per character: 6.74)
相同的代码，以32位运行：
build_string_1 small time: 4289 (per character: 476.56)
build_string_1a small time: 5967 (per character: 663.00)
build_string_2 small time: 3329 (per character: 369.89)
build_string_3 small time: 3047 (per character: 338.56)
build_string_4 small time: 22018 (per character: 2446.44)
build_string_5 small time: 3026 (per character: 336.22)
build_string_1 medium time: 4089 (per character: 52.42)
build_string_1a medium time: 8075 (per character: 103.53)
build_string_2 medium time: 4569 (per character: 58.58)
build_string_3 medium time: 4326 (per character: 55.46)
build_string_4 medium time: 22751 (per character: 291.68)
build_string_5 medium time: 2252 (per character: 28.87)
build_string_1 large time: 8695 (per character: 3.72)
build_string_1a large time: 12818 (per character: 5.48)
build_string_2 large time: 8202 (per character: 3.51)
build_string_3 large time: 8351 (per character: 3.57)
build_string_4 large time: 38250 (per character: 16.35)
build_string_5 large time: 8143 (per character: 3.48)
最佳选项是逐个追加位（out.append() 或 out +=），链式方法也相当不错。
预分配字符串并没有帮助。
使用 stringstream 是个相当糟糕的想法（速度慢了2-4倍）。
char * 使用了 new char[]。在调用函数中使用局部变量可以使速度更快，但这种比较略微不公平。
组合短字符串有相当大的开销 - 只需复制数据最多每字节一个周期 [除非数据不适合缓存]。
string build_string_1b(const string &a, const string &b, const string &c)
{
return a + b + c;
}
string build_string_2a(const string &a, const string &b, const string &c)
{
string out;
out.reserve(a.length() * 3);
out += a;
out += b;
out += c;
return out;
}
这将产生以下结果：
build_string_1 small time: 3845 (per character: 427.22)
build_string_1b small time: 3165 (per character: 351.67)
build_string_2 small time: 3176 (per character: 352.89)
build_string_2a small time: 1904 (per character: 211.56)
build_string_1 large time: 9056 (per character: 3.87)
build_string_1b large time: 6414 (per character: 2.74)
build_string_2 large time: 6417 (per character: 2.74)
build_string_2a large time: 4179 (per character: 1.79)
operator +() 的结果是一个临时对象，被移动（或 RVO'd）到 out 中，因此预分配是无用的。有趣的基准测试将创建 2a / 3a 情况，在这些情况下，您可以提前 reserve() 结果字符串，然后将所有参数 append() 或 += 到结果字符串中。正如我在我的答案中解释的那样，我曾经进行过这样的基准测试，并得出结论，这确实是最有效的解决方案。 - syambuild_string_1b 函数，它只是执行 return a + b + c;，在某些运行中（VS2012），这被证明是最快的函数。 - Blastfurnacea 然后再 reserve），这可以通过在空字符串上使用 reserve，然后 仅仅 += 所有参数来进一步改进（这将为您提供单个内存分配，即 reserve）。我本可以自己编辑，但计时是针对您的机器进行的，所以我让您自己处理。 ;) - syam像大多数微优化一样，您需要测量每个选项的效果，并首先通过测量确定这确实是值得优化的瓶颈。没有明确的答案。
append和+=应该完全相同。
+在概念上效率较低，因为您正在创建和销毁临时对象。您的编译器可能能够将其优化为与追加一样快。
使用总大小调用reserve可以减少所需的内存分配次数-它们可能是最大的瓶颈。
<<（可能在stringstream上）可能会更快；您需要对此进行测量。如果您需要格式化非字符串类型，则它很有用，但可能不会特别擅长处理字符串。
CString的缺点是它不具有可移植性，像我这样的Unix黑客无法告诉您它的优势可能是什么。
以下是代码：
#include <iostream>
#include <string>
#include <chrono>
#include <sstream>
#include <functional>
template <typename F> void time_measurement(F f, const std::string& comment)
{
typedef std::chrono::high_resolution_clock clock;
typedef std::chrono::duration<float, std::milli> mil;
std::string r;
auto t0 = clock::now();
f(r);
auto t1 = clock::now();
std::cout << "\n-------------------------" << comment << "-------------------\n" <<r << '\n';
std::cout << mil(t1-t0).count() << "ms\n";
std::cout << "---------------------------------------------------------------------------\n";
}
inline void clear(std::ostringstream& x)
{
x.str("");
x.clear();
}
void test()
{
std:: cout << std::endl << "----------------String Comparison---------------- " << std::endl;
const int n=100000;
{
auto f=[](std::string& l_czTempStr)
{
std::string s1="Test data1";
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
l_czTempStr = s1 + "Test data2" + "Test data3";
}
};
time_measurement(f, "string, plain addition");
}
{
auto f=[](std::string& l_czTempStr)
{
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
l_czTempStr = "Test data1";
l_czTempStr += "Test data2";
l_czTempStr += "Test data3";
}
};
time_measurement(f, "string, incremental");
}
{
auto f=[](std::string& l_czTempStr)
{
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
l_czTempStr = "Test data1";
l_czTempStr.append("Test data2");
l_czTempStr.append("Test data3");
}
};
time_measurement(f, "string, append");
}
{
auto f=[](std::string& l_czTempStr)
{
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
std::ostringstream oss;
oss << "Test data1";
oss << "Test data2";
oss << "Test data3";
l_czTempStr = oss.str();
}
};
time_measurement(f, "oss, creation in each loop, incremental");
}
{
auto f=[](std::string& l_czTempStr)
{
std::ostringstream oss;
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
oss.str("");
oss.clear();
oss << "Test data1";
oss << "Test data2";
oss << "Test data3";
}
l_czTempStr = oss.str();
};
time_measurement(f, "oss, 1 creation, incremental");
}
{
auto f=[](std::string& l_czTempStr)
{
std::ostringstream oss;
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
oss.str("");
oss.clear();
oss << "Test data1" << "Test data2" << "Test data3";
}
l_czTempStr = oss.str();
};
time_measurement(f, "oss, 1 creation, plain addition");
}
{
auto f=[](std::string& l_czTempStr)
{
std::ostringstream oss;
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
clear(oss);
oss << "Test data1" << "Test data2" << "Test data3";
}
l_czTempStr = oss.str();
};
time_measurement(f, "oss, 1 creation, clearing calling inline function, plain addition");
}
{
auto f=[](std::string& l_czTempStr)
{
for (int i = 0; i < n; ++i)
{
std::string x;
x = "Test data1";
x.append("Test data2");
x.append("Test data3");
l_czTempStr=x;
}
};
time_measurement(f, "string, creation in each loop");
}
}
/*
g++ "qtcreator debug mode"
----------------String Comparison----------------
-------------------------string, plain addition-------------------
Test data1Test data2Test data3
11.8496ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------string, incremental-------------------
Test data1Test data2Test data3
3.55597ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------string, append-------------------
Test data1Test data2Test data3
3.53099ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------oss, creation in each loop, incremental-------------------
Test data1Test data2Test data3
58.1577ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------oss, 1 creation, incremental-------------------
Test data1Test data2Test data3
11.1069ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------oss, 1 creation, plain addition-------------------
Test data1Test data2Test data3
10.9946ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------oss, 1 creation, clearing calling inline function, plain addition-------------------
Test data1Test data2Test data3
10.9502ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------string, creation in each loop-------------------
Test data1Test data2Test data3
9.97495ms
---------------------------------------------------------------------------
g++ "qtcreator release mode" (optimized)
----------------String Comparison----------------
-------------------------string, plain addition-------------------
Test data1Test data2Test data3
8.41622ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------string, incremental-------------------
Test data1Test data2Test data3
2.55462ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------string, append-------------------
Test data1Test data2Test data3
2.5154ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------oss, creation in each loop, incremental-------------------
Test data1Test data2Test data3
54.3232ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------oss, 1 creation, incremental-------------------
Test data1Test data2Test data3
8.71854ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------oss, 1 creation, plain addition-------------------
Test data1Test data2Test data3
8.80526ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------oss, 1 creation, clearing calling inline function, plain addition-------------------
Test data1Test data2Test data3
8.78186ms
---------------------------------------------------------------------------
-------------------------string, creation in each loop-------------------
Test data1Test data2Test data3
8.4034ms
---------------------------------------------------------------------------
*/
#include <concepts>
#include <string>
template<class T>
concept string_like_t = requires(const T & str)
{
{std::size(str)} -> std::same_as<size_t>;
{*std::data(str)} -> std::convertible_to<std::remove_cvref_t<decltype(str[0])>>;
};
template<string_like_t T>
using char_t = std::remove_cvref_t<decltype(std::declval<T>()[0])>;
template<class Alloc, string_like_t First, string_like_t... Rest>
requires (!string_like_t<Alloc>)
auto concat(const Alloc& alloc, const First& first, const Rest&... rest)
{
std::basic_string<char_t<First>, std::char_traits<char_t<First>>, Alloc> result{ alloc };
result.reserve(std::size(first) + (std::size(rest) + ...));
result.append(std::data(first), std::size(first));
(result.append(std::data(rest), std::size(rest)), ...);
return result;
}
template<string_like_t First, string_like_t... Rest>
auto concat(const First& first, const Rest&... rest)
{
typename std::basic_string<char_t<First>>::allocator_type alloc{};
return concat(alloc, first, rest...);
}
#include <string_view>
#include <iostream>
#include <memory_resource>
int main()
{
std::pmr::monotonic_buffer_resource mr { 1000 };
std::pmr::polymorphic_allocator<char> alloc {&mr};
std::string xxx = "xxxxxx";
std::string_view yyy = "TEST";
std::pmr::string zzz {", zzz", &mr};
std::cout << concat(yyy, "123: ", "test", xxx, zzz) << std::endl;
std::cout << concat(alloc, yyy, "123: ", "test", xxx, zzz) << std::endl;
return 0;
}
看起来这是最优化的C++20版本。支持多态分配器。
#include <string>
#include <string_view>
template <typename... T>
std::string concat(T ...args) {
std::string result;
std::string_view views[] { args... };
std::string::size_type full_size = 0;
for (auto sub_view : views)
full_size += sub_view.size();
result.reserve(full_size);
for (auto sub_view : views)
result.append(sub_view);
return result;
}
const T& ...args代替T ...args，以避免在传递左值的情况下产生不必要的参数拷贝。 - Emil由于这个问题的已被接受的答案相当古老，我决定使用现代编译器更新它的基准测试，并将@jesse-good和@syam的两种解决方案进行比较。
以下是合并后的代码：
#include <iostream>
#include <string>
#include <chrono>
#include <sstream>
#include <vector>
#include <cstring>
#if VER==TEMPLATE
namespace detail {
template<typename>
struct string_size_impl;
template<size_t N>
struct string_size_impl<const char[N]> {
static constexpr size_t size(const char (&) [N]) { return N - 1; }
};
template<size_t N>
struct string_size_impl<char[N]> {
static size_t size(char (&s) [N]) { return N ? strlen(s) : 0; }
};
template<>
struct string_size_impl<const char*> {
static size_t size(const char* s) { return s ? strlen(s) : 0; }
};
template<>
struct string_size_impl<char*> {
static size_t size(char* s) { return s ? strlen(s) : 0; }
};
template<>
struct string_size_impl<std::string> {
static size_t size(const std::string& s) { return s.size(); }
};
template<typename String> size_t string_size(String&& s) {
using noref_t = typename std::remove_reference<String>::type;
using string_t = typename std::conditional<std::is_array<noref_t>::value,
noref_t,
typename std::remove_cv<noref_t>::type
>::type;
return string_size_impl<string_t>::size(s);
}
template<typename...>
struct concatenate_impl;
template<typename String>
struct concatenate_impl<String> {
static size_t size(String&& s) { return string_size(s); }
static void concatenate(std::string& result, String&& s) { result += s; }
};
template<typename String, typename... Rest>
struct concatenate_impl<String, Rest...> {
static size_t size(String&& s, Rest&&... rest) {
return string_size(s)
+ concatenate_impl<Rest...>::size(std::forward<Rest>(rest)...);
}
static void concatenate(std::string& result, String&& s, Rest&&... rest) {
result += s;
concatenate_impl<Rest...>::concatenate(result, std::forward<Rest>(rest)...);
}
};
} // namespace detail
template<typename... Strings>
std::string concatenate(Strings&&... strings) {
std::string result;
result.reserve(detail::concatenate_impl<Strings...>::size(std::forward<Strings>(strings)...));
detail::concatenate_impl<Strings...>::concatenate(result, std::forward<Strings>(strings)...);
return result;
}
#endif
int main ()
{
typedef std::chrono::high_resolution_clock clock;
typedef std::chrono::duration<float, std::milli> ms;
std::string l_czTempStr;
std::string s1="Test data1";
auto t0 = clock::now();
#if VER==PLUS
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
l_czTempStr = s1 + "Test data2" + "Test data3";
}
#elif VER==PLUS_EQ
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
l_czTempStr = "Test data1";
l_czTempStr += "Test data2";
l_czTempStr += "Test data3";
}
#elif VER==APPEND
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
l_czTempStr = "Test data1";
l_czTempStr.append("Test data2");
l_czTempStr.append("Test data3");
}
#elif VER==STRSTREAM
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
std::ostringstream oss;
oss << "Test data1";
oss << "Test data2";
oss << "Test data3";
l_czTempStr = oss.str();
}
#elif VER=TEMPLATE
for (int i = 0; i < 100000; ++i)
{
l_czTempStr = concatenate(s1, "Test data2", "Test data3");
}
#endif
#define STR_(x) #x
#define STR(x) STR_(x)
auto t1 = clock::now();
//std::cout << l_czTempStr << '\n';
std::cout << STR(VER) ": " << ms(t1-t0).count() << "ms\n";
}
for ARGTYPE in PLUS PLUS_EQ APPEND STRSTREAM TEMPLATE; do for i in `seq 4` ; do clang++ -std=c++11 -O3 -DVER=$ARGTYPE -Wall -pthread -pedantic main.cpp && ./a.out ; rm ./a.out ; done; done
以下是结果（通过电子表格处理以显示平均时间）:
PLUS 23.5792
PLUS 23.3812
PLUS 35.1806
PLUS 15.9394 24.5201
PLUS_EQ 15.737
PLUS_EQ 15.3353
PLUS_EQ 10.7764
PLUS_EQ 25.245 16.773425
APPEND 22.954
APPEND 16.9031
APPEND 10.336
APPEND 19.1348 17.331975
STRSTREAM 10.2063
STRSTREAM 10.7765
STRSTREAM 13.262
STRSTREAM 22.3557 14.150125
TEMPLATE 16.6531
TEMPLATE 16.629
TEMPLATE 22.1885
TEMPLATE 16.9288 18.09985
strstream 在 C++11 及以后的改进中似乎受益匪浅。可能由于引入移动语义而消除了必要的分配，这产生了一些影响。
您可以在 coliru 上自行测试。
编辑：
我已更新 coliru 上的测试使用 g++-4.8：http://coliru.stacked-crooked.com/a/593dcfe54e70e409。结果在此处的图表中显示：
（说明 - “stat. average” 表示除两个极值之外的所有值的平均值 - 一个最小值和一个最大值）
ifdef没有正常工作。这就是结果如此接近的原因。
将其改回数字，并在每个ifdef下添加适当的打印，我得到了以下结果：PLUS: 1: 2.20834毫秒，PLUS_EQ: 2: 0.340278毫秒，APPEND: 3: 0.310837毫秒，STRSTREAM: 4: 10.5987毫秒，TEMPLATE: 5: 2.12325毫秒gcc-13.2/Ryzen5950X如果stringstream能迎头赶上就好了...但看起来似乎没有。 - undefined有一些重要的参数可能会影响决定“最优化方式”。其中一些是-字符串/内容大小，操作数量，编译器优化等。
在大多数情况下，string :: operator + =似乎效果最佳。然而，有时候在某些编译器上，也观察到ostringstream :: operator << 效果最佳[例如- MingW g ++ 3.2.3，1.8 GHz单处理器Dell PC ]。当涉及编译器上下文时，主要是编译器优化会产生影响。还要提到的是，与简单字符串相比，stringstreams 是复杂对象，因此增加了开销。
有关详细信息- discussion, article。
stringstream是专门用于此场景的，而string则不是。因此，最好从stringstream开始尝试。 - Magnus Hoffl_czTempStr = std::string("Test data1") + "Test data2" + "Test data3";是合法的，否则无法回答问题。除此之外，回答需要比较不同的技术所需的时间。由于涉及到许多变量，因此无法回答这个问题。答案取决于您要处理的字符串数量和长度，以及您编译和为其编译的平台。 - john+会创建一个新对象，在C++11中有一些特殊情况）。但是，除非必要，否则不要对此进行优化，否则您的代码将难以阅读。 - Davestd::ostringstream是用于格式化的，通常只在需要格式化输出时使用。所有的数据都是字符串，因此首选解决方案是使用std::string和字符串拼接。 - James Kanze