某日二师兄参加XXX科技公司的C++工程师开发岗位第18面:

面试官： std::string 用过吧?

二师兄：当然用过（废话，C++程序员就没有没用过 std::string 的）.

面试官： std::string("hello")+"world" 、 "hello"+std::string("world") 和 std::string("hello")+std::string("world") 的结果是什么？为什么?

二师兄：前者和后者的结果都是 std::string 的对象，内容是“ helloworld\0 ”，而中间的这个表达式无法通过编译。原因是 std::string 重载了 operator+(const char*) 和 operator+(const std::string&) ，但是 const char* 却没有重载 operator+ 运算符.

面试官： std::string 有两个 API ， resize 和 reserve ，你知道它们之间的区别吗?

二师兄： resize 对应的是 size ， resize 可以改变字符串的大小。 reserve 对应的是 capacity ， reserve 只能改变 capacity 的大小.

二师兄：当 resize 传入的参数小于字符串的 szie 时，多余的字符串会被截取。当 reserve 传入的参数小于 capacity 时， reserve 什么也不会做.

二师兄：当 resize 传入的参数大于字符串的 szie 时，增加的字符串会被默认初始化。当 reserve 传入的参数大于 capacity 时， capacity 会被扩容.

面试官：好的。可以通过下标访问 std::string 实例的内容吗?

二师兄：可以的， std::string 重载了下标运算符，可以像数组一样通过下标运算取出某个字符.

面试官：你知道 std::string 的 at 成员方法吗?

二师兄： 嗯，和下标运算功能相似，不过不用担心越界问题。可以安全的访问字符串中的字符.

面试官：既然有 at 方法了，为什么还要重载下标运算符呢?

二师兄：主要是因为性能上的考量。 at 虽然保证了不会超出字符串范围（超出范围抛出异常），但是性能低于下标操作。这就是有舍有得。为了安全使用 at ，为了性能使用下标操作。C++给了你多个选择，如何选择看你的需求.

面试官：那你知道 std::string 是如何实现的吗?

二师兄：在 string 内部维护一个指针，这个指针指向真正的字符串的位置.

面试官：能简单的写一下实现代码吗?

二师兄：好的.

                
                  class string
{
public: 
    string():size_(0),data_(nullptr){}
    explicit string(const char* c)
    {
        size_ = strlen(c);
        data_ = (char*)malloc(size_+1);
        memset(data_,0,size_+1);
        memcpy(data_,c,size_);
    }
    size_t size() const {return size_;}
	const char* c_str() const {return data_;}
private:
    size_t size_;
    char* data_;
};

                
              

二师兄：在实现 append 或者 += 的时候，需要把当前字符的长度加上 append 的内容的长度，以此长度申请一块新内存，然后把当前字符串的内存和 append 的内容考入新申请的内存中。 free 掉之前 data_ 指向的内存，然后把 data_ 指针指向新申请的内存.

面试官：好的。这样的实现有一些弊端。如果频繁的对一个 std::string 对象 append 内容，会发生什么?

二师兄：是的，因为频繁的 malloc 和 free ，会有性能问题。因所以编译器在实现 std::string 的时候一般会预先申请一块大的内存，这块内存的长度是 capacity ，当添加的字符串的长度加上当前的字符串长度小于 capacity 时，直接添加到当前的块上即可.

面试官：好的。针对字符串比较少的情况，一般编译器会做一些优化，你知道如何优化的吗?

二师兄：这个好像在哪看过，不记得额。。.

面试官：好的，今天的面试结束了，请回去等通知吧.

今天二师兄的表现不错，除了最后一个问题，基本上都答上来了。让我们来看下这个问题:

针对字符串比较少的情况，一般编译器会做一些优化，你知道如何优化的吗?

我们可以看看GCC中 std::string 的实现:

                
                   typedef basic_string<char>    string;   

                
              

                
                  _Alloc_hider	_M_dataplus;
size_type		_M_string_length;
enum { _S_local_capacity = 15 / sizeof(_CharT) };
union
{
    _CharT           _M_local_buf[_S_local_capacity + 1];
    size_type        _M_allocated_capacity;
};

                
              

这里的 _CharT 就是 char ，所以 _S_local_capacity 等于 15 。当字符串的长度小于等于 15 时，直接存在 _M_local_buf 中，而不需要在堆中申请内存。当字符串长度大于 15 时，在内存中申请一块内存，这块内存的起始地址保存在 _M_dataplus 中，这块内存的容量保存在 _M_allocated_capacity 中，而字符串的真实长度保存在 _M_string_length 中。当向字符串中添加字符时，如果添加字符的长度大于 _M_allocated_capacity - _M_string_length ，则需要 resize ，否则直接追加到 _M_dataplus 保存的内存块中即可.

好了，今天的面试到这里就结束了。感谢小伙伴们的耐心阅读，咱们明天继续二师兄的面试之旅！ 。

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