std::string and const char *

Question

如果我使用

const char * str = "Hello";

在运行时不需要进行内存分配/释放

如果我使用

const std::string str = "Hello";

在string类中是否会使用new/malloc进行分配？我在汇编中找到了它，但我不擅长阅读。

如果答案是“是的，会有malloc/new”，为什么？为什么只能通过内部const char指针传递并在需要编辑字符串时进行实际内存分配？

- Martin Perry

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这不取决于你的实现吗？ - Carl Norum

请注意，这两个代码示例并不相等，因为第二个允许修改字符串。请思考它们的含义：char str[] = "Hello"; 或者 const std::string str = "Hello"; 甚至是 static const std::string str = "Hello"。 - Neil Kirk

@NeilKirk 没错，我已经编辑了答案。 - Martin Perry

Answer 1

会不会在string类中使用new/malloc进行内存分配呢？这要看情况而定。因为string对象需要提供一些内存来存储数据，所以有些实现采用“小字符串优化”，其中对象包含一个小缓冲区，只有当字符串太大时才从堆中分配。

为什么只能通过内部const char指针传递并且只有在需要编辑字符串时才实际进行内存分配呢？你描述的并不一定是一种优化（因为每次修改字符串时都需要额外的运行时检查），而且在任何情况下都不符合迭代器失效规则。

有一个string_view的提案，允许您使用类似于const string的接口访问现有的字符序列，而无需进行任何内存管理。它尚未成为标准，并且不允许您修改字符串。

- Mike Seymour

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string_view 看起来很有趣，因为我大部分时间都有 const 字符串 - 只填充一次并且几乎不修改（由于几乎，const char * 对我来说不是最好的解决方案） - Martin Perry

Answer 2

< p > 当实例化 < code > std::string 时，天真的实现需要进行堆分配，然而编译器允许通过替换静态初始化的 < code > std::string 对象为其他实现对象来优化，如果在运行时未修改初始化的字符串。< / p> < p > 您可以使用 < code > const std::string 来实例化不可变字符串，以确保更好的优化。< / p>

- diegoperini

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定义“最大优化”。在一个函数中，static const std::string 会更加“优化”，因为每次调用函数时可能会减少动态分配。 - Neil Kirk

你是对的。我的方法更偏向于使用栈，而不是整个内存空间。 - diegoperini

您假设字符串数据将在堆栈上。 - Neil Kirk

Answer 3

C++标准实际上并没有说你不能只存储一个指向外部字符串的指针（和长度）。然而，这意味着每次你可能修改字符串（例如char& std::string::operator[](size_t index)）都必须确保字符串是可写的。由于大量的字符串使用并不仅仅用于存储字符串的常量，而是确实修改字符串[或者使用一个不是常量输入的字符串]。

所以，一些问题是：

std::string s = "Hello";
char &c = s[1]; 
c = 'a';    // Should make string to "Hallo". 

如果发生以下情况：

char buffer[1000];
cin.getline(buffer);   // Reads "Hello"
std::string s = buffer;
cin.getline(buffer);   // Reads "World"

s现在的值是多少？

有很多这样的情况，如果你只是复制原始字符串，会导致更多问题，而几乎没有好处。

- Mats Petersson

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因为我的字符串在90%的情况下是只读的（我将它们用作哈希键），所以额外的检查对我来说没问题。至于你的第二个例子...它不是const char *，所以我预计会复制到std::string中，并且缓冲区没有封装在字符串s中。 - Martin Perry

当然可以编写自己的类“const_string”或类似的类，确实不允许修改，并使用指针。考虑到这种字符串只允许进行少量操作，编写这样的类应该不需要太长时间。 - Mats Petersson