vector<char>相对于string的优势是什么？

Question

这个问题与这个问题有关，但不完全相同。

除了与可读性相关的问题之外，使用std :: vector<char>代替std :: string来保存任意二进制数据是否有任何好处？

也就是说，与使用字符串相比，是否有任何易于执行/更有效率/更好的任务可以使用向量来完成？

- user541686

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在C++03中，std::string的数据连续性是有争议的。 - PlasmaHH

@PlasmaHH：由于我不知道任何不连续的实现方式，所以我愿意假设它在这个问题中是连续的。 - user541686

Answer 1

除了易读性（不应低估）之外，我可以想到一些使用 std::string 而非 std::vector 的一些小型性能/内存问题：

• 一些现代的 std::string 实现采用了小字符串优化。如果你存储的数据大于 string 内部缓冲区的大小，则会导致劣化，降低复制、移动和 swap 的效率¹，并增加 sizeof() 的大小而没有任何好处。

• 一个高效的 std::string 实现将始终分配至少比当前大小多 1 个字节以存储终止 null（如果不这样做，则需要在 operator[] 中额外处理 str[size()]）。

我应该强调，这两个问题都非常小；它们的性能成本很可能会被淹没在背景噪音中。但是您确实提出了这个问题。

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¹如果使用小字符串优化，则这些操作需要在 size() 上进行分支，而在良好的 std::vector 实现中则不需要。

- JoeG

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非常有趣的关于小字符串的观点，虽然我还没有被说服它是一个缺点。 :) 不过，这是一个很好的答案，谢谢！+1 - user541686

你从哪里得到的数字表明大多数实现使用小字符串？在我看来，libstdc++并没有使用它，在过去十年中我参与的几乎每个项目中，我都在使用libstdc++... - PlasmaHH

@PlasmaHH：我已经将它更改为“一些”。 - JoeG

很多时候，你需要向传统API传递以空字符结尾的字符串。字符串有string::c_str()，但向量没有。这就是为什么你需要额外的空间。 - Remus Rusanu

Answer 2

是的，vector<char>确实比string具有更多的功能。

与string不同，vector<char>在swap操作期间保证保留迭代器、引用等。参见：May std::vector make use of small buffer optimization?

- user541686

Answer 3

除了确保另一个维护者不会混淆std::string的目的之外，功能上没有太大的区别。当然，如果效率是唯一的考虑因素，您也可以考虑char*/malloc。

我能想到的一个潜在问题是： std::string默认存储<char>。如果您以后需要处理另一种类型（例如unsigned short），您可能需要执行以下操作之一：

- 创建自己的typedef std::basic_string<unsigned short>（这将使您远离正常的std::string处理） - 在setter中暂时应用一些reinterpret_cast逻辑。

使用向量，您只需将容器更改为std::vector<unsigned short>即可。

- seanhodges

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你能详细说明最后一部分吗？与使用std::vector<unsigned short>相比，使用std::basic_string<unsigned short>的缺点是什么？ - user541686

一个缺点是它可能无法编译。 :-) std::char_traits<unsigned short> 不是标准所必需的。 - Bo Persson

@Mehrdad，你的问题主要是可移植性到其他平台和与其他库的兼容性。你不再使用传统的std::string，因为标准只定义了char和wchar_t作为有效的char_traits。如果你在内容上运行字符串操作，使用其他东西可能会导致未定义的行为。 - seanhodges

Answer 4

正如其他答案提到的，向量可能会稍微快一些，因为它保证连续的内存，即使对于小的大小也是如此，并且不会在末尾添加额外的空字节。但是，连接两个字符串比连接两个向量要简单得多（从代码角度来看）：

使用向量：

vector<char> a, b;
// ...
vector<char> c;
c.insert(c.end(), a.begin(), a.end());
c.insert(c.end(), b.begin(), b.end());

使用 string：

string a, b;
// ...
string c = a + b;

- Matthew D. Scholefield

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问题要求比较vector<char>相对于string的优势，而不是反过来...看到你只是引用其他答案并在这个方面发表自己的回答，有点奇怪。 - user541686

嗯，也许这更适合另一个问题。我回答的原因是这是“vector<char> versus string”的谷歌搜索结果中的第一个，所以我想加入一些未提及的内容。 - Matthew D. Scholefield

哦，我明白了。是的，这很不幸，因为我已经列出了一长串为什么我会使用string而不是vector<char>的原因，所以这并不是我需要回答的问题。 - user541686

Answer 5

我认为你从中唯一获得的好处就是可以轻松地递增字符的std::vector，但即使如此，也可以使用std::string来完成。

你必须记住，即使std::string看起来像一个对象，它也可以像数组一样访问，因此甚至可以在不使用std::vector的情况下访问字符串的特定部分。

- Nathan White

Answer 6

理想情况下，我们应该使用vector<unsigned char>来存储任意二进制数据 - 但我认为你已经知道这一点了 - 因为你提到了旧问题。

除此之外，使用向量肯定会更节省内存，因为字符串会添加一个终止的Nul字符。性能也可能会提高，因为两者的分配机制不同 - 向量保证连续的内存！

此外，使用字符串是不正确的，因为调用者/用户可能会无意中调用一些字符串方法，这可能会导致灾难。

- go4sri

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您介意详细说明一下最后一段吗？什么是“灾难”？ - user541686

考虑一个例子：您有包含多个空字符的二进制数据。如果用户调用 .length()，他将得到一些答案 - 这很可能是错误的，并且他永远不会意识到这是二进制数据而不是字符串。 - go4sri

为什么是错的？看起来你是在说它可以正常工作，除非它可能无法阅读（即具有误导性）。那很好，但这不是我的问题的重点 - 我明确表示除了可读性之外还存在问题。 - user541686

@go4sri：在一个带有空字符的字符串上调用 length() 应该会给出正确的长度。问题出现在用户开始使用 c_str()，然后想知道为什么他们的字符串被截断了。 - tinman

@Mehrdad - 我认为这不属于可读性问题，但如果您并不关心此类错误，则可以跳过它。 - go4sri