浅析mfc的Cstring类的copy-on-write（写时复制）功能

最新推荐文章于 2023-11-20 00:37:48 发布

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#mfc #allocation #constructor #character #reference #null

本文详细探讨了MFC中CString类如何实现Copy-On-Write技术，通过分析构造函数和引用计数机制，揭示了其内存管理的高效策略。当创建 CString 对象并复制时，起初它们共享同一内存空间，直到发生写操作时才真正复制数据，从而提高性能。

CString类是vc中一个有关字符串处理的类，其中用到了很多好的技法，如写时复制

技法，内存管理技法等，处理字符串的效率是很高的。

这里仅谈谈copy-on-write技法的实现。

我以vc6中的mfc为例。

或许你曾写过如下的代码：

CString str_a = "abcd"；

CString str_b = str_a；

当你调试程序时，你可能发现str_a 和 str_b 这两个对象中的唯一的一个data member m_pchDATA是指向同样的一个内存地址，即字符串abcd在堆中的首地址，也即字符串abcd在内存中只有一份copy，并不是两份数据。

当你再次写下如下代码时

str_a = “efg”；

会发现str_a的m_pchDATA指向了堆中的另一块内存efg，并没有将str_b中包含的数据覆盖掉。

可是CString的内存布局只有一个data member（因为它没有继承关系，所以没有虚函数，也就没有虚函数表指针）m_pchData，指向字符串数据，我们也没看见什么引用计数的变量呀。

那么CString是如何做到这一点(copy-on-write)的呢？

原来奥秘就在于有一个叫做CStringData的结构体，定义如下（见afx.h）

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- 这表明使用了CP_UTF8来转换。另外，引用[2]提到了一个自定义函数：CString UTF8AndUnicode_Convert(...)，这可能是用户提供的或建议的函数。我应该提供一个清晰的逐步方法。结构化回答： 1. 简要解释背景。 2. 描述步骤。 3. 提供代码示例。 4. 自然地引用相关段落。 5. 生成相关问题。使用中文回答。首先，背景： - 在MFC中，CString默认使用Unicode（UTF-16）。 - UTF-8是一种多字节编码，常用于网络和文件存储。然后，方法：使用WideCharToMultiByte函数。代码示例： - 编写一个函数来转换CString到UTF-8字节数组或字符串。在引用[3]中，有代码片段： - CStringA str_ANSI(str.GetBuffer(0)); // 转换为ANSI - 但我们需要UTF-8，不是ANSI。正确的方法是： 1. 获取CString的宽字符指针。 2. 计算所需缓冲区大小。 3. 分配缓冲区。 4. 调用WideCharToMultiByte。函数原型： int WideCharToMultiByte( UINT CodePage, DWORD dwFlags, LPCWCH lpWideCharStr, int cchWideChar, LPSTR lpMultiByteStr, int cbMultiByte, LPCCH lpDefaultChar, LPBOOL lpUsedDefaultChar ); 对于UTF-8，CodePage = CP_UTF8。步骤： - 第一步：获取输入CString的宽字符指针。 - 第二步：计算转换后所需的缓冲区大小。 - 第三步：分配缓冲区。 - 第四步：执行转换。 - 第五步：处理转换后的字符串。在MFC中，可以使用CStringA或直接处理字节。提供示例函数： CStringA ConvertToUTF8(const CString& strUnicode) { int nLength = strUnicode.GetLength(); int nSize = WideCharToMultiByte(CP_UTF8, 0, strUnicode, nLength, NULL, 0, NULL, NULL); if (nSize == 0) return CStringA(); // 错误处理 CStringA strUTF8; LPSTR pBuffer = strUTF8.GetBuffer(nSize); WideCharToMultiByte(CP_UTF8, 0, strUnicode, nLength, pBuffer, nSize, NULL, NULL); strUTF8.ReleaseBuffer(nSize); return strUTF8; } CStringA是MFC中的ANSI字符串类，但它可以存储UTF-8字节，因为UTF-8是多字节。在转换后，strUTF8包含UTF-8编码的字节序列。但由于它是CStringA，它可能被解释为ANSI，所以使用时需要注意。为了返回原始字节，可以使用字节数组或std::string，但用户指定的是UTF-8编码的方法，可能是字节序列。在引用[2]中，有一个函数声明：CString UTF8AndUnicode_Convert(...)，这可能是一个自定义函数来转换。我应该参考引用。在回答中，自然地添加引用标识。例如：如引用[3]所述，可以使用WideCharToMultiByte函数进行转换[^3]。生成相关问题：最后，添加相关问题。相关问题基于主题： 1. 如何将UTF-8字节解码回CString？ 2. 在MFC中处理不同编码的最佳实践。 3. 如何在MFC中读写UTF-8文件？确保回答真实可靠。完整回答结构： - 简介：解释转换的必要性。 - 方法：描述步骤。 - 代码示例：提供代码块。 - 引用：整合引用。 - 相关问题：结尾部分。 </think> ### MFC中将CString转换为UTF-8编码的方法在MFC开发中，CString类默认使用Unicode编码（UTF-16），而UTF-8是一种变长的多字节编码，常用于网络传输、文件存储等场景。要将CString转换为UTF-8编码，可以使用Windows API函数`WideCharToMultiByte`，该方法高效可靠。以下是详细的步骤和代码实现，帮助您逐步解决问题。 #### 步骤说明 1. **确认CString编码**：在MFC项目中，如果启用了Unicode字符集（默认设置），CString内部基于`wchar_t`存储UTF-16编码。转换前无需额外处理。 2. **计算所需缓冲区大小**：调用`WideCharToMultiByte`函数两次： - 第一次传入NULL目标缓冲区，获取转换后UTF-8字符串的字节长度。 - 这确保了缓冲区分配准确，避免溢出。 3. **分配缓冲区并执行转换**：分配足够的内存空间，再次调用`WideCharToMultiByte`，指定代码页为`CP_UTF8`完成转换。 4. **处理转换结果**：UTF-8编码结果以多字节字符串形式存储。您可以使用`CStringA`（MFC的ANSI字符串类）来封装结果，因为`CStringA`能安全存储UTF-8字节序列（但使用时需注意其内容不是传统ANSI）。如引用[3]所述，`WideCharToMultiByte`函数是核心工具，支持CP_UTF8代码页用于UTF-8转换[^3]。引用[1]也提到，UTF-8是Unicode的实现方式之一，具有变长特性[^1]。 #### 代码示例以下是一个完整的函数实现，将CString转换为UTF-8编码的`CStringA`对象。`CStringA`可以直接用于文件写入或网络发送： ```cpp #include <Windows.h> // 确保包含Windows头文件 // 函数: 将CString (Unicode) 转换为 UTF-8编码的CStringA CStringA ConvertCStringToUTF8(const CString& strUnicode) { // 步骤1: 获取输入字符串的长度和指针 int nLength = strUnicode.GetLength(); LPCWSTR pszUnicode = strUnicode.GetString(); // 步骤2: 计算转换后所需的UTF-8缓冲区大小 int nSize = WideCharToMultiByte( CP_UTF8, // 代码页: UTF-8 0, // 标志: 默认 pszUnicode, // 输入Unicode字符串 nLength, // 输入字符串长度（字符数） NULL, // 目标缓冲区（第一次调用为NULL，获取大小） 0, // 目标缓冲区大小（第一次为0） NULL, // 默认字符（可选） NULL // 默认字符使用标志（可选） ); if (nSize == 0) { // 错误处理: 获取GetLastError()详情 return CStringA(); // 返回空字符串 } // 步骤3: 分配缓冲区并执行转换 CStringA strUTF8; LPSTR pBuffer = strUTF8.GetBuffer(nSize); // 获取CStringA的缓冲区 WideCharToMultiByte( CP_UTF8, 0, pszUnicode, nLength, pBuffer, // 目标缓冲区 nSize, // 缓冲区大小 NULL, NULL ); strUTF8.ReleaseBuffer(nSize); // 设置实际长度 return strUTF8; } ``` #### 使用示例假设您有一个CString对象，需要转换为UTF-8并写入文件： ```cpp CString strInput = _T("你好, MFC!"); // Unicode CString // 转换为UTF-8 CStringA strUTF8 = ConvertCStringToUTF8(strInput); // 写入UTF-8文件（如引用[3]所示） CFile file(_T("output_utf8.txt"), CFile::modeCreate | CFile::modeWrite); file.Write(strUTF8.GetString(), strUTF8.GetLength()); // 直接写入字节序列 file.Close(); ``` - 在这个例子中，`strUTF8.GetString()`返回指向UTF-8字节序列的指针，`GetLength()`返回字节长度。 - 引用[3]提到，写入文件时可直接使用`CFile::Write`处理UTF-8数据[^3]。 #### 注意事项 - **编码处理**：UTF-8是多字节编码，转换后的`CStringA`不应用于ANSI操作（如打印到控制台），因为系统可能错误解释。如果需要原始字节数组，可访问`strUTF8.GetString()`。 - **错误处理**：在真实应用中，添加`GetLastError()`检查错误码。 - **性能优化**：对于大字符串，此方法高效，因为`WideCharToMultiByte`是底层API。引用[2]建议使用类似`UTF8AndUnicode_Convert`的自定义函数封装逻辑[^2]，但上述代码更直接。 - **项目设置**：确保MFC项目使用Unicode字符集（在Visual Studio项目属性中设置）。通过这个方法，您可以轻松在MFC中实现CString到UTF-8的转换。如引用[1]所述，UTF-8的变长特性使其灵活处理多种字符[^1]。