C++17 使用 std::string_view避免字符串拷贝优化程序性能
半杯茶的小酒杯 人气:0C++中std::string是日常Coding中经常使用的一个类，使用起来非常方便，但是也存在一些弊端。
如下代码，参数传递的过程发生了内存分配(Memory Allocation)和内存拷贝。
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实现:
// very long string std::string str = "lllloooonnnngggg sssstttrrriiinnnggg"; // bad way, expensive if the string is long std::cout << str.substr(15, 10) << '\n';
为了进一步的压榨程序的性能，需要移除掉这些昂贵的字符串内存分配和拷贝操作。C++17中提供了std::string_view可以帮助我们实现这一功能，该类并不持有字符串的拷贝，而是与源字符串共享其内存空间。
string_view构造函数
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>
虽然没有定义参数为std::string的std::string_view函数，下面的代码仍然可以通过编译。
std::string str("hello string view!");
std::string_view sview(str);
因为std::string类重载了std::string到std::string_view的转换操作符。
operator basic_string_view<charT, traits>() const noexcept;
std::string_view避免内存拷贝
有了string_view，我们就可以很好的解决文章开头提到的问题。
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，函数参数不管是字符串数组指针，还是std::string，都不需要拷贝内存源字符串。
// 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()函数也不需要再进行拷贝了，这对于非常长的字符串，可以有效的提升程序的性能表现。
std::string_view注意事项
由于std::string_view并不持有字符串的内存，所以它的生命周期一定要比源字符串的生命周期长。一些典型的生命周期管理错误的例子：
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的结尾并没有\0结束符，所以在输出std::string_view的时候要注意边界，如下代码：
#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;
}
程序输出：
he hello world
std::cout << sv.data() << std::endl; 这行代码输出了hello world，这是因为sv仍然指向源字符串内存，调用sv.data()打印时，仍然沿用了C++对于字符串的约定，直到遇到结束符\0时，打印才结束，这时候就输出了完整的源字符串内容。当然这里明显是不符合预期的，尤其是std::string_view指向的字符串没有\0结束符的时候，程序很容易出现潜在的内存问题。所以此处一定要小心。
参考材料
https://riptutorial.com/cplusplus/example/6571/using-the-std–string-view-class
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