在我理解中，使用COW（写时复制）方式实现符合C++11标准的std::string是不可行的，但最近讨论到这个话题时，我发现自己无法直接支持这种说法。
我想问一下，C++11是否允许使用基于COW的方式实现std::string？
如果不允许，这个限制是否在新标准中明确说明了（在哪里）？
还是这个限制是暗示性的，也就是说，它是新要求对std::string的综合影响，使得基于COW的std::string实现不可能。在这种情况下，我希望能够引用相关章节和文章来证明 'C++11 effectively prohibits COW based std::string implementations'。
根据标准21.4.1 p6，只有以下情况才允许迭代器/引用失效:
— 作为任何标准库函数的参数，该函数接受对非const basic_string的引用。
— 调用非const成员函数，除了operator[]、at、front、back、begin、rbegin、end和rend。
对于一个COW字符串，调用非const的operator[]将需要进行复制（并使引用失效），这被上述段落所禁止。 因此，在C++11中不再允许有COW字符串。
std::string a("something"); char& c1 = a[0]; std::string b(a); char& c2 = a[1]; 这时，c1是对a的引用。然后你“复制”了a。接着，当你尝试第二次获取引用时，它必须进行复制以获得一个非const引用，因为有两个指向同一个缓冲区的字符串。这将使得第一次取出的引用失效，并违反了上面引用的部分。 - Dave Soperator[]必须制作一份副本，而且这样做是不合法的。你不同意这两点中的哪一个？从你的第一个评论来看，似乎在满足此要求的情况下，实现可以共享该字符串，直到访问它的时候，但是读写访问都需要取消共享。这是你的推理吗？ - Ben VoigtDave S和gbjbaanb的回答是正确的。(虽然Luc Danton的回答也是正确的，但这更像是禁止COW字符串的副作用，而不是原始规则禁止它。)
为了消除一些困惑，我将增加一些进一步的阐述。各种评论链接到我在GCC bugzilla上的一个评论，该评论给出了以下示例：
std::string s("str");
const char* p = s.data();
{
std::string s2(s);
(void) s[0];
}
std::cout << *p << '\n'; // p is dangling
失效。
使用GCC旧的引用计数std::string实现，该代码具有未定义的行为，因为p被失效了，变成了一个悬挂指针。（当构造s2时，它与s共享数据，但通过s[0]获得非常量引用需要取消数据共享，因此s执行了“写时复制”，因为引用s[0]可能会被用来写入s，然后s2超出范围，销毁由p指向的数组）。data()之后，第一次调用operator[]()可能会使指针、引用和迭代器失效。因此，GCC的COW字符串是一个有效的C++03实现。operator[]()可以使指针、引用或迭代器失效，无论它们是否跟随data()的调用。.data()时进行取消共享实现（并在每次指针、引用或迭代器返回时取消共享）不会受到该问题的影响。也就是说（不变量），缓冲区在任何时候都未被共享，否则与没有外部引用共享。我认为您打算用这个示例作为非正式的Bug报告评论，非常抱歉误解了！但是，通过考虑我在此描述的实现，可以看出此示例在C++11中表现良好，当忽略noexcept要求时，示例并未提及正式内容。如果您需要，我可以提供代码。 - Cheers and hth. - Alfstd::string，它必须是实用的，我真的怀疑您能否展示出满足C++11失效要求的有用，高效的COW字符串。因此，我坚持认为最后一刻添加的noexcept规范是禁止COW字符串的结果，而不是其根本原因。N2668似乎非常清楚，为什么您继续否认委员会在其中概述的明确意图呢？ - Jonathan Wakelybasic_string成员函数，加上自由函数。抽象成本：这个即兴的、非优化的、新的零版本代码，在g++和MSVC中都比较慢，速度降低了50%到100%。它不支持线程安全（使用shared_ptr很容易实现），而且仅足以支持对字典进行排序以进行计时，但是除了错误之外，它证明了一个引用计数的basic_string是被允许的，除了C++的noexcept要求。
https://github.com/alfps/In-principle-demo-of-ref-counted-basic_string/ - Cheers and hth. - AlfCoW是一种用于加速字符串处理的可接受机制...但是...
当使用大量字符串时，它会导致多线程代码变慢（所有锁定操作都会检查是否只有您正在写入数据，这会降低性能）。这是多年前CoW被淘汰的主要原因。
其他原因是[]运算符将返回字符串数据，没有任何保护机制来防止您覆盖其他人期望保持不变的字符串。对c_str()和data()也同样适用。
根据快速搜索结果，多线程问题基本上是使其被有效禁止的原因（虽然没有明确说明）。
提案内容如下：
提案
我们建议使所有迭代器和元素访问操作可以在并发情况下安全执行。
我们正在增加操作的稳定性，即使在顺序代码中也是如此。
这个改变有效地禁止了Copy-on-write实现。
接下来是：
从Copy-on-write实现切换带来的最大潜在性能损失是对于那些有非常大的只读字符串的应用程序，会增加内存消耗。然而，我们认为对于这些应用程序，Rope是更好的技术解决方案，并建议将Rope提案考虑纳入Library TR2。
Ropes是STLPort和SGIs STL的一部分。
从21.4.2基本字符串构造函数和赋值运算符[string.cons]：
basic_string(const basic_string<charT,traits,Allocator>& str);[...]
2 效果：按表64中所示的方式构造类
basic_string的对象。[...]
表64有助于记录，通过此（复制）构造函数构造对象后，this->data()的值为：
指向分配的副本的第一个元素的指针，该副本的第一个元素由str.data()指向
其他类似构造函数也有类似的要求。
std::string实现？关于此问题：
“我是否正确，C++11不支持使用COW实现
std::string？
是的。
关于此问题：
“如果是这样，这种限制在新标准中是否有明确说明（在哪里）？
几乎直接地说明了。因为一些操作需要具有常数时间复杂度，并且在COW实现中需要O(n)物理拷贝字符串数据。
例如，对于成员函数：
auto operator[](size_type pos) const -> const_reference;
auto operator[](size_type pos) -> reference;
如果忽略了C ++11对例如operator[]的恒定时间要求，则对于basic_string 而言，COW在技术上是可行的，但难以实现。
可以在不产生COW数据复制的情况下访问字符串内容的操作包括：
+进行连接。<<进行输出。basic_string 用作标准库函数的参数。后者是因为标准库允许依赖于实现特定的知识和构造。
此外，实现可以提供各种非标准函数来访问字符串内容而不触发COW数据复制。
主要的复杂因素是，在C ++11中，项目访问必须触发数据复制（取消共享字符串数据），但需要不抛出异常，例如，C ++11 §21.4.5 /3“ Throws： Nothing。”。因此，它不能使用普通动态分配来创建新缓冲区以进行COW数据复制。解决这个问题的一种方法是使用一个特殊的堆，其中内存可以保留而不实际分配，然后为每个逻辑引用字符串值保留所需数量。在这样的堆中保留和取消保留可以是恒定时间O（1），在已经保留了所需的数量之后，分配可以noexcept。为了符合标准的要求，使用这种方法似乎需要为每个不同的分配器提供一个基于预留的特殊堆。
注：
¹由于它允许客户端代码获取对数据的引用或指针，并且不允许通过稍后由非const项目访问触发的数据复制使其无效，因此const项目访问器会触发COW数据复制。
.c_str()（至少如果该调用产生对内部缓冲区的指针）。这通常涉及复制字符串数据。之后，只能通过使所有引用无效的操作来将其转换为Sharable，例如赋值。清楚了吗？ - Cheers and hth. - Alfstd::string会效率低下，这是你自己的看法。我不知道性能会怎么样，但我认为这种说法更多是为了所表达的感觉，而不是与这个答案有任何相关性的观点。 - Cheers and hth. - Alf现在字符串已经保证是连续存储的，你也可以获取字符串内部存储的指针（例如 &str[0] 就像对于数组一样工作），所以不可能实现一个有用的 COW 实现。你必须为太多的事情做出副本。甚至只是在非 const 字符串上使用 operator[] 或 begin() 都需要进行复制。
c_str()）必须是O(1)，不能抛出异常，并且不能引入数据竞争，因此如果您懒惰地连接，则很难满足这些要求。实际上，唯一合理的选择是始终存储连续数据。 - Jonathan Wakely我一直在想不可变的奶牛：一旦奶牛被创建，只能通过从另一只奶牛赋值来更改，因此它将符合标准。
今天我有时间进行了简单比较测试：一个大小为N，由字符串/奶牛键控的地图，每个节点都保存所有地图中字符串的集合（我们有NxN个对象）。
对于大小约为300字节且N = 2000的字符串，奶牛速度略快，并且使用的内存几乎是数量级的。请参见下文，大小以kb为单位，运行b是使用奶牛。
~/icow$ ./tst 2000
preparation a
run
done a: time-delta=6 mem-delta=1563276
preparation b
run
done a: time-delta=3 mem-delta=186384