std::string(size, '\0')与s.resize(size)之间的区别是什么？

Question

与std::vector不同，std::string没有提供一个接受大小的一元构造函数：

std::string s(size); // ERROR

这两者之间有什么不同吗：

std::string s(size, '\0');

并且

std::string s;
s.resize(size);

在常见实现中，它们的性能如何？

resize()函数会将字符串初始化为全零字符还是保留未指定值？

如果是全零字符，是否有办法构造一个给定大小的字符串，但保留未指定值的字符？

- Andrew Tomazos

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@FirstStep：不，其中 size 是一些 size_t，且它是 > 0 的。 - Andrew Tomazos

调整字符串大小时，会将所有字符初始化为零还是保留未指定值？请参阅文档，例如此处。 - davidbak

根据标准，resize(n)，其中 n > size() 将使用类似于 charT() 初始化的字符来初始化字符串的其余部分。 - Alejandro

@AndrewTomazos 如果您不想进行值初始化，可以像这样指定分配器。但是，当然，类型就不再是std::string了... - Praetorian

这两者之间不应该有明显的性能差异，通常两者都应该达到最终字符串长度的线性水平。 - Chuanzhen Wu

Answer 1

在 IT 技术中，有一个区别，例如在 std::string s(size, '\0'); 中，字符串所需的所有内存可以一次性分配。然而，在第二个示例中，如果 size 大于存储在小字符串优化中的字符数量，则可能需要执行额外的分配，尽管这是实现定义的，并且在符合 C++ 17 标准的实现中在这方面肯定不会更具性能表现。然而，第一个示例更加简洁，可能更具性能，因此可能更可取。调用 s.resize(size); 时，所有新字符都将使用 char 的默认构造函数（即 '\0'）进行初始化。没有办法使用未指定的值初始化 string。

- DeepCoder

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为什么第二种情况会有第二次分配？在这两种情况下，如果 size 大于 SSO 缓冲区大小，都会进行一次分配。 - Praetorian

你是否考虑使用make_shared？因为与make_unique相比，它们应该没有区别。无论如何，我发现你假设默认构造std::string将一次性分配内存，这很不寻常，但是允许的。但仍然断言存在差异似乎是错误的。可能会有差异，但除非你认为初始化一些变量为0，然后再更改它们与一开始就将它们初始化为size之间有差异，否则大多数情况下不会有差异。 - Praetorian

string()现在是noexcept，这意味着它禁止分配内存（幸好）。 - Howard Hinnant

自 C++ 17 起，它是 noexcept 的。但我会再次更新我的答案，因为我之前不知道这一点，这将改善答案。感谢您发现了这个问题！ - DeepCoder

@Praetorian：是的。然后呢？如果你不需要内存来实现默认状态，为什么要分配它呢？默认字符串构造函数也可以建立网络连接。但那当然也是愚蠢的。string（和vector）上的noexcept被放置在发送强烈信息的位置，表明此操作不会分配内存。我们没有为相同的原因装饰列表默认构造函数--它允许分配一个哨兵节点。 - Howard Hinnant

Answer 2

实际答案取决于具体实现，但我相当确定std::string s(size, '\0');更快。

std::string s;
s.resize(size);

根据std::string文档，字符串的默认构造函数会构造一个空字符串（大小为零且容量未指定）。这里我的理解是，实现可以自由地确定默认容量，可能在10-15个字符左右（完全是猜测）。

然后，在下一行，如果size大于当前capacity，你将重新分配内存（resize）以使用新的size。这可能不是你想要的！

如果你真的想知道确切的情况，可以在这两种方法上运行性能分析器。

- Colin Basnett

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虽然它的实现基于具体情况，但我不知道任何默认构造函数会分配内存的实现。它要么使用SSO并在堆栈缓冲区中具有小容量（无需分配），要么不使用SSO并且容量为零。C++17现在通过使默认构造函数noexcept来强制执行此操作。因此，在几乎所有实现中，实际上没有性能差异。 - ScottG

Answer 3

已经有一个很好的答案来自DeepCoder。

然而，为了记录，我想指出字符串（就像向量一样）有两个不同的概念：

• size()：它是字符串中实际（即有意义的）字符的数量。您可以使用resize()更改它（您可以提供第二个参数以指定要用作填充字符的字符，如果它应该是其他字符而不是'\0'）
• capacity()：它是分配给字符串的字符数。它至少是大小，但可以更多。您可以使用reserve()增加它。

如果您担心分配性能，我认为最好使用容量。大小应该保留给字符串中实际字符，而不是填充字符。

顺便说一下，更一般地说，s.resize(n)与s.resize(n，char())相同。因此，如果您想以相同的方式在构造时填充它，可以考虑string s（n，char()）。但是只要不使用T与字符不同的类型的basic_string<T>，您的'\0'就足够了。

- Christophe

Answer 4

调整大小不会使元素未初始化。根据文档: http://en.cppreference.com/w/cpp/string/basic_string/resize

s.resize(size) 将对每个附加字符进行值初始化。这将导致调整大小的字符串的每个元素都被初始化为'\0'。

您需要测量特定C++实现的性能差异，才能真正决定是否有值得的差异。

在查看Visual C++生成的机器代码进行优化构建后，我可以告诉您两个版本的代码量相似。看起来违反直觉的是，resize() 版本对我来说测量速度更快。但仍应检查自己的编译器和标准库。

- ChrisG0x20