std::string 是如何实现的以及它与 C 风格字符串有何不同？

对 std::string 实现的探索

神秘的 std::string，C 标准库的基本组件，引发了人们的关注对其内部运作方式感到好奇。在本文中，我们深入研究其实现，揭示其复杂性，并将其与其前身、无处不在的 C 风格字符串区分开来。

各种编译器工具链提供对各自 std 源代码的访问： :string 实现，提供对其机制的透明了解。然而，由于模板代码的广泛使用，解开其实现可能是一项艰巨的任务。

幸运的是，Scott Meyer 的受人尊敬的著作“Effective STL”以专用的方式解开了 std::string 实现的复杂性。标题为“第 15 项：注意字符串实现中的变化”的章节。在本章中，Meyer 阐明了四种不同的实现策略：

1. 具有变体的引用计数实现： 这些实现采用引用计数机制来优化字符串修改。当字符串对象被复制而不更改时，引用计数会增加，但底层字符串数据保持不变。仅当对象实例之一被修改时，才会发生“写入时复制”操作，从而复制字符串数据。此方法的变体围绕引用计数、锁和其他辅助数据结构的放置和处理。
2. 短字符串优化 (SSO) 实现： SSO 实现具有紧凑的结构，可容纳基本字符串信息，包括数据指针、长度和分配的内存大小。对于低于指定阈值的字符串，SSO 会在对象本身内分配空间，而不是诉诸动态分配，从而提高内存效率。

除了 Meyer 的分析之外，Herb Sutter 还提供了有关潜在性能陷阱的宝贵见解多线程环境中的写时复制引用计数实现。他的开创性文章“More Exceptional C”与独立网络出版物“Optimizations that not (in a Multithreaded World)”一起探讨了可能阻碍性能的同步问题并提供了实用的解决方案。

深入研究这些资源提供了无与伦比的机会来掌握 std::string 实现的复杂性。无论是浏览大量模板的源代码还是从专家评论中收集见解，这一旅程都使程序员能够深刻理解 C 最基本、最通用的字符串类之一。

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