gcc标准库行为细则

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#c++

于 2023-11-12 15:05:37 首次发布

博客介绍了std::basic_string和std::thread相关知识。std::basic_string构造、拷贝构造有特点，且resize、reserve等操作存在误区；std::thread使用posix线程库接口，线程入口函数可接受任意参数和返回值，join和detach会抛异常且线程不安全。

Github GCC 13.2.0
GNU

std::basic_string

构造函数

basic_string有个16字节栈区空间，假如写入的字节数不超过15，是存放在栈上的，不会malloc内存。

enum { _S_local_capacity = 15 / sizeof(_CharT) };

union
{
    _CharT           _M_local_buf[_S_local_capacity + 1];
    size_type        _M_allocated_capacity;
};

拷贝构造

basic_string(const basic_string& __str)未采用读时共享写时复制的思想。即会对原来的内存拷贝一份。
以下代码在debug下跑可正常运行

std::string str1 = "Hello World Hello World";
std::string str2 = str1;
assert(str1.c_str() != str2.c_str();

resize误区

resize作用是修改当前字符串长度，会扩容但不会缩小空间，想要缩小空间可在resize后调用shrink_to_fit

template <typename _CharT, typename _Traits, typename _Alloc>
void basic_string<_CharT, _Traits, _Alloc>::resize(size_type __n, _CharT __c)
{
    const size_type __size = this->size();
    if (__size < __n)
        this->append(__n - __size, __c);
    else if (__n < __size)
        this->_M_set_length(__n);
}

reserve误区

reserve实际上不会减少空间，比如本来capacity() == 128，reserve(64)是不会做任何操作的
有个无参数版本的reserve()，实际作用就是将容量缩减到合适大小
shrink_to_fit()就是直接调用的reserve()

template <typename _CharT, typename _Traits, typename _Alloc>
void basic_string<_CharT, _Traits, _Alloc>::reserve(size_type __res)
{
    const size_type __capacity = capacity();
    // _GLIBCXX_RESOLVE_LIB_DEFECTS
    // 2968. Inconsistencies between basic_string reserve and
    // vector/unordered_map/unordered_set reserve functions
    // P0966 reserve should not shrink
    if (__res <= __capacity)
        return;

    pointer __tmp = _M_create(__res, __capacity);
    this->_S_copy(__tmp, _M_data(), length() + 1);
    _M_dispose();
    _M_data(__tmp);
    _M_capacity(__res);
}

clear误区

clear()函数会修改长度变量还会将首个字符初始化。初始化成某个值要看编译器的行为。

void clear() noexcept
{
    _M_set_length(0);
}

void _M_set_length(size_type __n)
{
    _M_string_length = __length;
    traits_type::assign(_M_data()[__n], _CharT()); // _CharT()对于字符串类型来说就是char()
}

size和length误区

一般思维认为size()表示字符串所占字节数，length()表示字符串中字符个数，但实际size()和length()都表示字符串的字符个数。
即在utf16/utf32/GBK等编码方式下，字符串的实际字节数不等于size()，比如utf16编码字符串，需要将length()乘以2得到总字节数。

size_type
size() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
{ return _M_string_length; }

size_type
length() const _GLIBCXX_NOEXCEPT
{ return _M_string_length; }

std::thread

用的posix线程库接口，pthread
在头文件std_thread.h定义
线程入口函数execute_native_thread_routine
在这个函数执行_State::_M_run方法做到可接受任意参数和返回值的函数
需要注意的是join和detach都会抛出异常，并且都是线程不安全的，会对_M_id成员变量未加锁访问。
通过pthread_detach和pthread_join返回错误，然后抛出异常