C17 string_view引入-优快云博客

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String_view简介

String_view是C++17引入的一个新特性,它主要解决了以下问题:

1. 减少内存分配和拷贝操作:
- 传统的std::string对象需要动态分配内存并拷贝字符串数据,这会带来性能损耗。
- string_view则仅仅持有一个指向字符串数据的指针,不需要额外的内存分配和拷贝,提高了性能。

2. 避免字符串所有权问题:
- std::string对象需要管理字符串数据的生命周期,容易出现悬垂指针问题。
- string_view不拥有字符串数据,不需要管理其生命周期,避免了所有权问题。

3. 支持各种字符串类型:
- string_view可以适用于std::string、C风格字符串数组,以及其他类型的字符串数据。
- 这使得代码可以更加通用和灵活。

总之,string_view的引入大大提高了C++处理字符串的性能和灵活性,是C++17中一个非常实用的新特性。

以减少内存分配和拷贝操作进行探讨

举例

高明的开发者或许一眼就能看出问题，在此期间有一次不必要的copy 这大大的浪费了程序的性能消耗，问题就在于 myString 实参传递和形参使用string 并不是引用。
void processString(std::string str) {
    // 对字符串str进行一些操作
    std::cout << "Processing string: " << str << std::endl;
}

std::string myString = "Hello, world!";
processString(myString); // 需要拷贝myString

在这种情况下,当我们调用processString(myString)时,需要进行以下操作:
创建一个临时的std::string对象,并将myString拷贝到该对象中。
将这个临时对象作为参数传递给processString函数。
在函数内部,还需要再次拷贝这个临时对象。



引入stringview后，代码可读性更强，不需要理会我到底加没加引用。

void processStringView(std::string_view str) {
    // 对字符串str进行一些操作
    std::cout << "Processing string view: " << str << std::endl;
}

std::string myString = "Hello, world!";
processStringView(myString); 

在这种情况下,当我们调用processStringView(myString)时,只需要进行以下操作:
将myString隐式转换为std::string_view类型,这只需要传递一个指针,不需要进行任何拷贝操作。
将这个std::string_view对象传递给processStringView函数。

以避免字符串所有权问题进行探讨

悬垂引用

举一个简单的例子来解释悬垂引用:

int* getPtr() {
    int x = 42;
    return &x;
}

int* p = getPtr();
std::cout << *p << std::endl; // 悬垂引用,x已经被销毁

回到string

//先看传统const string &引发的问题 悬垂引用
const std::string & fun(const std::string &str){
    cout<<str<<endl; //引用右值 输出 此时生命周期还是存在的
    return str; //返回回去
}   

auto str = fun("hello word");  //首先这里传递右值 ，接住当前的右值
cout<<str<<endl;          //此时该右值已经不存在了，为什么能运行？这是因为C++编译器在某些情况下可以进行特殊的优化,避免了悬垂引用的问题。
 
哪些优化？
编译器可以执行以下优化:
字符串字面量"hello word"是存储在只读内存区域的,它的生命周期贯穿整个程序的执行。
当我们调用fun("hello word")时,编译器可以将字符串字面量直接传递给fun函数,而不需要创建临时的std::string对象。
因此,当我们在fun函数中返回str时,实际上返回的是对字符串字面量的引用,而不是一个悬垂引用。
在main函数中,auto str = fun("hello word");这行代码,编译器可以将返回的引用直接绑定到str变量上,不需要额外的拷贝操作。
//下列例子 包是悬垂引用，虽然不会立即造成程序问题，为程序稳定埋下伏笔。
auto str = fun(string("hello word"));

那我们新版本stringview的写法呢？

std::string_view fun(std::string_view str) {
    cout << str << endl; // 可以正常输出
    return str; // 返回string_view,不会引发悬垂引用问题
}

auto str = fun("hello word");
cout << str << endl;

在这种情况下,确实没有产生任何拷贝操作。让我们仔细分析一下:
在fun函数中,我们接受一个std::string_view类型的参数str。
当我们在main函数中调用fun("hello word")时,编译器会自动将字符串字面量"hello word"转换为std::string_view类型,并传递给fun函数。
在fun函数内部,我们直接使用并返回了str参数,也就是对字符串字面量的引用。
在main函数中,我们将fun函数的返回值赋给了auto str。这里,str变量也是对字符串字面量的引用,没有发生任何拷贝操作。

总结：使用string_view会直接对字面量"hello word"进行引用，也就是说不会产生任何的copy.

支持各种字符串类型

第三点就不探讨了，因为在使用string时，也会兼容char，编译器会帮我们做隐式类型转换。

看点示例吧

void printLength(std::string_view str) {
    std::cout << "Length: " << str.length() << std::endl;
}

std::string myString = "Hello, world!";
printLength(myString);  // 输出: Length: 13


c风格
const char* cstr = "C-style string";
printLength(cstr);      // 输出: Length: 14


自定义
class MyString {
public:
    const char* data() const { return m_data; }
    size_t size() const { return strlen(m_data); }

private:
    char m_data[20] = "Custom string";
};

MyString customString;
printLength(customString); // 输出: Length: 13