C++17 使用 std::string_view避免字符串拷貝優(yōu)化程序性能

更新時(shí)間：2020年10月24日 11:12:00 作者：半杯茶的小酒杯

這篇文章主要介紹了C++17 使用 std::string_view避免字符串拷貝優(yōu)化程序性能,幫助大家提高程序運(yùn)行速度，感興趣的朋友可以了解下

C++中std::string是日常Coding中經(jīng)常使用的一個(gè)類(lèi)，使用起來(lái)非常方便，但是也存在一些弊端。

如下代碼，參數(shù)傳遞的過(guò)程發(fā)生了內(nèi)存分配(Memory Allocation)和內(nèi)存拷貝。

void fun(const std::string& s) {
  std::cout << s << std::endl;
}

const char* ch = "hello world";

// bad way, expensive if the string is long
fun(ch);

再看下面的常用的字符串截取實(shí)現(xiàn):

// very long string
std::string str = "lllloooonnnngggg sssstttrrriiinnnggg"; 

// bad way, expensive if the string is long
std::cout << str.substr(15, 10) << '\n';

為了進(jìn)一步的壓榨程序的性能，需要移除掉這些昂貴的字符串內(nèi)存分配和拷貝操作。C++17中提供了std::string_view可以幫助我們實(shí)現(xiàn)這一功能，該類(lèi)并不持有字符串的拷貝，而是與源字符串共享其內(nèi)存空間。

string_view構(gòu)造函數(shù)

constexpr basic_string_view() noexcept; (since C++17)
constexpr basic_string_view(const basic_string_view& other) noexcept = default; (since C++17)
constexpr basic_string_view(const CharT* s, size_type count)；(since C++17)
constexpr basic_string_view(const CharT* s); (since C++17)
template<class It, class End>

雖然沒(méi)有定義參數(shù)為std::string的std::string_view函數(shù)，下面的代碼仍然可以通過(guò)編譯。

std::string str("hello string view!");
std::string_view sview(str);

因?yàn)閟td::string類(lèi)重載了std::string到std::string_view的轉(zhuǎn)換操作符。

operator basic_string_view<charT, traits>() const noexcept;

std::string_view避免內(nèi)存拷貝

有了string_view，我們就可以很好的解決文章開(kāi)頭提到的問(wèn)題。

void fun(const std::string_view& s) {
  std::cout << s << std::endl;
}

const char* ch = "hello world, char";
fun(ch); 

const std::string str = "hello world, string";
fun(str);

fun({ch, 5});

有了std::string_view，函數(shù)參數(shù)不管是字符串?dāng)?shù)組指針，還是std::string，都不需要拷貝內(nèi)存源字符串。

// very long string
std::string str = "lllloooonnnngggg sssstttrrriiinnnggg";

//Good way - No copies are created!
std::string_view view = str;

// string_view::substr returns a new string_view
std::cout << view.substr(15, 10) << '\n';

同理，字符串的substr()函數(shù)也不需要再進(jìn)行拷貝了，這對(duì)于非常長(zhǎng)的字符串，可以有效的提升程序的性能表現(xiàn)。

std::string_view注意事項(xiàng)

由于std::string_view并不持有字符串的內(nèi)存，所以它的生命周期一定要比源字符串的生命周期長(zhǎng)。一些典型的生命周期管理錯(cuò)誤的例子：

std::string_view sv = std::string("hello world");

std::string_view fun() {
 std::string str("hello world");
 return std::string_view(str);
}

std::string_view的結(jié)尾并沒(méi)有\(zhòng)0結(jié)束符，所以在輸出std::string_view的時(shí)候要注意邊界，如下代碼：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <string_view>

int main() {
  const char* ch = "hello world";
  
  std::string_view sv(ch, 2);
  
  std::cout << sv << std::endl;
  
  std::cout << sv.data() << std::endl;
  
  return 0;
}

程序輸出：

he
hello world

std::cout << sv.data() << std::endl; 這行代碼輸出了hello world，這是因?yàn)閟v仍然指向源字符串內(nèi)存，調(diào)用sv.data()打印時(shí)，仍然沿用了C++對(duì)于字符串的約定，直到遇到結(jié)束符\0時(shí)，打印才結(jié)束，這時(shí)候就輸出了完整的源字符串內(nèi)容。當(dāng)然這里明顯是不符合預(yù)期的，尤其是std::string_view指向的字符串沒(méi)有\(zhòng)0結(jié)束符的時(shí)候，程序很容易出現(xiàn)潛在的內(nèi)存問(wèn)題。所以此處一定要小心。

參考材料

https://riptutorial.com/cplusplus/example/6571/using-the-std–string-view-class

https://en.cppreference.com/w/cpp/string/basic_string_view

https://segmentfault.com/a/1190000018387368

以上就是C++17 使用 std::string_view避免字符串拷貝優(yōu)化程序性能的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于c++17 std::string_view的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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