直接向std::string内部缓冲区写入数据

Question

直接向std::string内部缓冲区写入数据

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我正在寻找一种方法，在DLL界限上将一些数据塞入字符串。由于我们使用不同的编译器，所以所有的dll接口都是简单的char*。

有没有一种正确的方法可以将指针传递到DLL函数中，使它能够直接填充字符串缓冲区？

string stringToFillIn(100, '\0');
FunctionInDLL( stringToFillIn.c_str(), stringToFillIn.size() );   // definitely WRONG!
FunctionInDLL( const_cast<char*>(stringToFillIn.data()), stringToFillIn.size() );    // WRONG?
FunctionInDLL( &stringToFillIn[0], stringToFillIn.size() );       // WRONG?
stringToFillIn.resize( strlen( stringToFillIn.c_str() ) );

看起来最有希望的方法是 &stringToFillIn[0]，但考虑到你可能认为 string::data() == &string[0]，这样做是否正确呢？它似乎不一致。

或者我们应该接受额外的分配并回避这个问题：

vector<char> vectorToFillIn(100);
FunctionInDLL( &vectorToFillIn[0], vectorToFillIn.size() );
string dllGaveUs( &vectorToFillIn[0] );

- markh44

9个回答

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更新（2021年）：C++11已经解决了这个问题，这里提出的担忧不再相关。

经过更多阅读和深入挖掘，我发现string::c_str和string::data可以合法地返回指向与字符串本身存储方式无关的缓冲区的指针。例如，字符串可能是分段存储的。对这些缓冲区进行写入将对字符串的内容产生未定义的影响。

此外，string：：operator[]不能用于获取字符序列的指针-它只能用于单个字符。这是因为指针/数组等价性在字符串中不成立。

这种做法非常危险的原因是它在一些实现上可能有效，但在将来的某个时间突然失效而没有明显的原因。

因此，像其他人所说的那样，唯一安全的方法是避免任何直接写入字符串缓冲区的尝试，使用矢量，传递指向第一个元素的指针，然后从dll函数返回时将字符串从矢量赋值。

- markh44

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C++0x会改变字符串的存储方式，使其使用连续的内存空间。 - Patrick

2

帕特里克说的话。此外，Herb Sutter 在2008年讨论C++0x工作组时，并不知道任何非连续的实现方式：http://herbsutter.wordpress.com/2008/04/07/cringe-not-vectors-are-guaranteed-to-be-contiguous/ （向下滚动查看评论）。 - Steve Jessop

有趣的是他说&str[0]应该给出连续的数据，而Stroustrup在《C++程序设计语言特别版》20.3.3 p585中似乎表示相反。也许我误解了它。期待C++0x来清理这个混乱！我们认为我们依赖于代码各个部分中不被技术上保证的行为，因此我们将添加一些测试，如果我们对字符串的假设不再成立，这些测试将会失败。唉。 - markh44

20.3.3中的那一点（在我的第三版中）涉及到略微不同的事情 - 数组/指针等价性也不适用于向量。我认为Sutter并没有与Stroustrup相矛盾，而且无论如何，在编写参考工作时，您都希望尽可能避免使用“目前，我所看到的所有实现都执行X”这种形式的语句，而是使用“标准保证Y，请勿假设X”。当您讨论标准的未来版本和/或编写仅需要在Sutter知道的实现上运行的实际代码时，情况会有所不同... - Steve Jessop

1

我同意你的“在实际生活中测试”方法。如果在使用时你断言&s[0] + (s.size()-1) == &s[s.size()-1]，那么你应该是没问题的，尽管我认为即使字符串存储在多个单独的分配中，也有可能通过极端的不幸而成立。对于向量给出的保证是&v[n] == &v[0] + n，其中n从0到length()-1。 - Steve Jessop

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在C++98中，不应该修改由string::c_str()和string::data()返回的缓冲区。此外，正如其他回答中所解释的那样，不能使用string::operator[]来获取指向字符序列的指针 - 它只能用于单个字符。

从C++11开始，字符串使用连续的内存，因此您可以使用&string[0]来访问内部缓冲区。

- Andrei Bozantan

8

只要C++11提供了连续内存保证，在生产实践中，这种“hacky”方法非常流行：

std::string stringToFillIn(100, 0);
FunctionInDLL(stringToFillIn.data(), stringToFillIn.size());

- Brian Cannard

1

感谢Orion Edwards的编辑。请注意，此内容仅适用于C++17标准。有关详细信息，请参见http://en.cppreference.com/w/cpp/string/basic_string/data。 - Brian Cannard

3

仅补充一下Brian的评论，C++17添加了一个非const的data()重载函数，特别允许这种行为。 - Marcus10110

函数调用后，“stringToFillIn”仍将具有长度为100。 - Thomas Weller

3

考虑到Patrick的评论，我会说，直接写入std::string是可以的，而且很方便/高效。我会使用&s.front()来获取一个char *，就像在这个mex示例中一样:

#include "mex.h"
#include <string>
void mexFunction(
    int nlhs,
    mxArray *plhs[],
    int nrhs,
    const mxArray *prhs[]
)
{
    std::string ret;
    int len = (int)mxGetN(prhs[0]);
    ret.reserve(len+1);
    mxGetString(prhs[0],&ret.front(),len+1);
    mexPrintf(ret.c_str());
}

- Roland Puntaier

2

不应在空字符串上调用 string.front()，请使用 &string[0]。 - Andrei Bozantan

对我来说，这应该是 ret.resize 而不是 ret.reserve。 - Malachi

3

我不会构造一个 std::string 并跨 dll 边界发送指向内部缓冲区的指针。相反，我会使用简单的 char 缓冲区（静态或动态分配）。在调用 dll 返回后，我会让 std::string 接管结果。让被调用者写入内部类缓冲区感觉直观上是错误的。

- ralphtheninja

2

您可以使用在unique_ptr中分配的char缓冲区，而不是使用向量：

// allocate buffer
auto buf = std::make_unique<char[]>(len);
// read data
FunctionInDLL(buf.get(), len);
// initialize string
std::string res { buf.get() };

您不能使用以下方式直接向字符串缓冲区中写入内容：&str[0]和str.data()：

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>

int main()
{
    std::string str;
    std::stringstream ss;
    ss << "test string";
    ss.read(&str[0], 4);       // doesn't work
    ss.read(str.data(), 4);    // doesn't work
    std::cout << str << '\n';
}

实时示例。

- isnullxbh

ss.write() 不会起作用，我想你的意思是 ss.read()，否则这里就没有意义了，对吧？ - Alexis Wilke

@AlexisWilke，好的，谢谢您的纠正。 - isnullxbh

0

std::string 的标准部分是 API 和一些行为，而不是实现的内存布局。

因此，如果您使用不同的编译器，则不能假设它们相同，因此您需要传输实际数据。正如其他人所说，传输字符并推入新的 std::string。

- Simeon Pilgrim

0

你们已经解决了连续性问题（即不能保证连续），所以我只想提一下分配/释放点的问题。过去我曾遇到过在动态链接库中分配内存（即由动态链接库返回字符串）导致在销毁时（在动态链接库之外）出现错误的情况。为了解决这个问题，你必须确保你的分配器和内存池在动态链接库边界上是一致的。这将节省你一些调试时间；）

- Faisal Vali

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可以查看英文原文，
原文链接

- CAdaker · Accepted Answer

我不确定标准是否保证了std::string中的数据存储为char*。我能想到的最可移植的方式是使用std::vector，它保证将其数据存储在连续的内存块中：

std::vector<char> buffer(100);
FunctionInDLL(&buffer[0], buffer.size());
std::string stringToFillIn(&buffer[0]);

当然，这将需要将数据复制两次，这有点低效。