C/C++字串處理之String

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概要

理解String（BasicString）

關於TempString基類

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參考閱 讀

概要

我們知道，C++標準庫（STL）提供了string（basic_string）類進行字串操作。字串很可能除了記憶體 分配器（allocator）1外使用最為頻繁的STL類。但是C++社區對string的指責從來就沒有停止過。

歸納起來，STL的 string類主要有以下這些爭議點：

介面過多且規格和其他STL容器沒有達成很好的一致性。例如，string::find使用下標 ，而不是以iterator作為迭代位置，這和其他容器不太一樣。

記憶體片段。由於過於頻繁的字串構造、析構，導致系統 的記憶體片段現象嚴重。

Copy -On-Write與多安全執行緒。string(basic_string)基於Copy-On-Write技術的原因，是因為 string的賦值被設計成為低開銷的。但是一旦考慮到多安全執行緒問題，Copy-On-Write會把大量的時間花在鎖的開銷上。一些新 的STL實現 （如SGI STL）放棄了基於Copy-On-Write的string實現。

我認同這些指責。字串最好的設計，還是將 string分拆為一個常字串（std::String）和一個字串操作類（StringBuilder）。我們的StdExt庫這樣做了。

理解 String（BasicString）

StdExt的String（BasicString），和你以前見過的所有字串類都不太一樣。這個類比你想象 的還要簡單，它只有兩個成員變數：

template <class _E>
class BasicString
{
　　　 const _E* m_pszBuf;
　　　 size_t m_length;
};

它區別於string（basic_string）之處在於：

它是一個常字串，它永遠不會試圖去篡改字串內容 （m_pszBuf指向的資料）。

它沒有析構，你可以認為其實只是一個結構體。當然，為了方便，BasicString還是有構造函 數。

它的m_pszBuf不以nil為結束。而是由m_length成員限定字串的長度。

它不維護字串內容（m_pszBuf） 的生命週期。如上所述，它沒有析構，任何時刻它只是接受或者產生字串內容，但是不負責銷毀它。

最後一點非常重 要，也是它的特別之處：它並不維護字串的生命週期。這可能讓你詫異：居然會有這樣字串類，它並不管理字串的生命周 期。

但是我們這樣做了。而這的確給我們帶來很多便利。例如：

賦值（複製）、子串（substr）是非常輕量的操 作。Copy-On-Write技術完全是多餘的。

可以將任意的線性容器（如std::vector、std::basic_string）臨時轉換為 String（非常輕量）。參見下文中對String::cast方法的介紹。

為什麼String類可以不管理自己的生命週期？這就是我 們StdExt的記憶體管理變革倡導的思想了。

瀏覽下String類的參考手冊，你注意到有這樣兩個建構函式：

BasicString(const value_type* pszVal, size_type cch);

template <class AllocT>
BasicString(AllocT& alloc, const value_type* pszVal, size_type cch);

這表示：第一個建構函式傳入 的pszVal，其生命週期比BasicString長（到BasicString析構時仍然有效）。而第二個建構函式的意思是，pszVal是一個臨時有 效的字串，這個建構函式將拷貝一個pszVal字串的副本。

為什麼不支援 BasicString(const value_type* pszVal) 這樣的構造？

很簡單，這個構造過於危險，我不能確定你的意圖是什麼。

關於TempString基類

從字面意 思來講，這是一個臨時字串類。為什麼它會是String（即BasicString）的基類？這其實只是實現上的需要。TempString理論 上就是String（只是有特殊的生命週期），和BasicString規格一致。之所以它最後成為BasicString的基類，完全是實現上方便 的考慮。

以BasicString::compare為例，我們考察以下這個函數：

int BasicString::compare(const TempString<_E> b) const;

這個函數的含義非常豐富。相當於定義了以下這一系列的函數：

int BasicString::compare(const _E& b) const; // 與包含單個字元b的字串比較
int BasicString::compare(const _E* b) const; // 與C Style風格的字串b比較
int BasicString::compare(const basic_string<_E>& b) const; // 與STL string比較
int BasicString::compare(const BasicString<_E>& b) const; // 與另一個常String比較
int BasicString::compare(const vector<_E>& b) const; // 與向量表示的字串b比較
int BasicString::compare(const BasicStringBuilder<_E>& b) const;

一個函數可抵6個函數！