Libc 的短字符串优化 (SSO) 如何工作？

深入研究 Libc 中的短字符串优化

在 libc 中，采用短字符串优化 (SSO) 来最小化内存占用并提高性能对于短字符串。本文深入研究了 libc 中 SSO 实现的具体细节，以阐明其机制。

SSO 资格标准

SSO 资格的长度阈值取决于目标建筑学。对于 32 位计算机，SSO 最多可支持 10 个字符的字符串，而对于 64 位计算机，它可扩展到最多 22 个字符的字符串。这是由字符串类的内存布局决定的，特别是可用于数据存储的分配空间，而不需要单独分配。

区分短字符串和长字符串

Libc 使用存储字符串大小的成员变量中的标志来区分短字符串和长字符串。对于短字符串，该标志设置为0，表示大小字段直接包含大小。对于长字符串，该标志设置为 1，并且禁用大小字段，使用 __long_mask 来解决该标志。

访问短字符串和长字符串中的数据

对于短字符串，可以通过将大小字段移动 1 以适应 is_long 标志来检索大小。相反，长字符串使用单独的成员变量来存储容量，通过使用 __long_mask 围绕 is_long 位的 getter 和 setter 进行访问。

短字符串的容量

短字符串的容量由__min_cap确定，是根据可用内存大小和分配的字大小计算的。在 32 位机器上，容量为 10 个字符，而在 64 位机器上，容量为 22 个字符。这确保短字符串可以充分利用可用内存，而无需外部分配。

替代字符串布局

Libc 提供了一个可配置选项，LIBCPP_ABI_ALTERNATE_STRING_LAYOUT，它重新排列长字符串结构的成员变量。这样做的目的是通过将 __data 放置在结构的开头以更好地对齐来提高性能。然而，这是一个实验性功能，由于 ABI 兼容性问题，应谨慎使用。

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