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std::string_view

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  C++ 17 对标准库补充了一些非常使用的容器,std::string_view 就是其中之一,std::string_view 是个只读的字符串视图,解决了传统 C 字符串的孱弱和减少了额外的 std::string 构造。

  C++ 17 之前,如果一个函数需要一个常量字符串,参数通常有两个选择:const char* 或者 const std::string&。前者存在的问题是无法知道长度,后者存在的问题是如果实际传入了字面值,那么还是有潜在的对象构造。

  C++ 17 引入了 std::string_view 用于表示字符串常量,彻底取代了传统的字符串字面值,减少了无用的内存分配。std::string_view 实际上是 std::basic_string_view 的 char 特化。

  std::basic_string_view 用于任何只需要观测,而不需要修改的情况,同时,为了最大化提高性能,std::basic_string_view 持有的字符串不一定以 0 结尾。典型情况为持有已有字符串中的某一段,这意味着 std::basic_string_view 能从 C 风格接口中构造,但是不能被传递给一个 C 风格接口。

  std::basic_string_view 的数据成员只有两个:字符串指针和字符串长度,没有 allocator,也没有 capacity,这代表着 std::basic_string_view 从不主动进行内存分配。同时,这种极简的设计有一个重要的好处:std::basic_string_view 可以指向一个实际存在的字符串的任意一个部分:std::basic_string_view::substr 是线性时间复杂度。传统的子串查找返回迭代器或者返回一个新对象,而使用迭代器进行处理会变的十分复杂,返回新对象可能会造成潜在的内存分配。

  经典的 std::basic_string_view 有四个构造函数和一个赋值运算符重载:


std::basic_string_view() noexcept;
std::basic_string_view(const basic_string_view& other) noexcept = default;
std::basic_string_view(const char_type* s);
std::basic_string_view(const char_type* s, size_type count);
std::basic_string_view& operator=( const basic_string_view& view ) noexcept = default;

  其中默认构造是为了与容器兼容,第二个是从现有 std::basic_string_view 构造,第三个构造是 O(n) 时间复杂度的 C 风格字符串构造,第四个构造是 O(1) 时间复杂度的 C 风格字符串构造,其中第二个参数是手动指定的长度。

  在使用字符串字面量构造 std::basic_string_view 时,编译器会选择第四个构造函数,在编译期得出字符串长度。

  实际上 std::basic_string_view 还可以从 std::basic_string 构造,因为 std::basic_string 实现了到 std::basic_string_view 的类型转换运算的重载。

  由于 std::basic_string_view 不实际持有对象,即 std::basic_string_view 不管理对象的生命周期,所以需要注意悬垂引用问题:不能从一个将亡的 std::basic_string 构造一个 std::basic_string_view。std::basic_string_view 没有实现移动,因为 std::basic_string_view 的拷贝就是天生的移动。

  std::basic_string_view 支持随机访问容器的大部分操作,但是是只读的。同时还支持如下操作:

  • remove_prefix 以后移起点收缩视图
  • remove_suffix 以前移终点收缩视图
  • swap 交换内容
  • copy 复制字符
  • substr 返回子串
  • compare 比较二个视图
  • starts_with 检查 string_view 是否始于给定前缀 (C++20)
  • ends_with 检查 string_view 是否终于给定后缀 (C++20)
  • contains 检查字符串视图是否含有给定的子串或字符 (C++23)
  • find 在视图中查找字符
  • rfind 寻找子串的最后一次出现
  • find_first_of 查找字符的首次出现
  • find_last_of 查找字符的最后一次出现
  • find_first_not_of 查找字符的首次不出现
  • find_last_not_of 查找字符的最后一次不出现

  std::basic_string_view 典型的用于如下场景:

  1. 持有一个字符串字面量
  2. 用作常量字符串的视图
  3. 用于字符串查找的结果
  4. 用作容器的成员
参考:

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