c++ - 关于不可变[string]对象的问题和验证C++

Question

我一直在对不可变的字符串以及c++的here，here进行一些阅读，而且我认为我对事物的工作方式有很好的了解。但是，我已经建立了一些假设，我想由一些人来进行验证。一些假设比标题所暗示的更为笼统:

虽然C++中的const字符串与STL中的不可变字符串最接近，但它仅是局部不可变的，因此没有体验成为较小对象的好处。因此，它具有标准字符串对象的所有修饰，但无法访问所有成员函数。这意味着它不会在非const之上的程序中创建任何优化吗？而是只是保护对象不被修改？我知道这是一个重要的属性，但我只是想知道使用

的含义

我假设一个对象的成员函数在只读内存中仅存在一次，并且实现可能是特定的，那么const对象在内存中是否有单独的位置？还是成员函数以其他方式受到限制？如果在代码库中仅存在“常量字符串”对象，而没有非常量字符串，则编译器是否会忽略无法访问的函数？

我记得曾经听说过每个字符串文字在c++的只读存储器中仅存储一次，但是在here上我什么都找不到。换句话说，如果我在同一程序中多次使用某些字符串文字，则每个实例都将引用内存中的相同位置。我将假设为否，但是在修改一个字符串对象之前，由相同字符串文字初始化的两个字符串对象会指向同一字符串吗？

如果我在同一篇文章中包含了太多分离的想法，我深表歉意，它们都以字符串表示形式与我有关，只是学习如何更好地编码。

Answer 1

据我所知，std::string不能假设输入字符串是数据段中的只读常量字符串。因此，第(3)点不适用。它很可能会分配一个缓冲区并将字符串复制到缓冲区中。

请注意，C++(与C一样)具有用于编译时的const限定符，出于两个原因使用它是一个好主意:(a)它可以帮助您发现错误，如果声明a = 5;则声明为a，例如const编译失败; (b)编译可能能够更轻松地优化代码(否则可能无法确定对象是常量。)

但是，C++具有特殊的强制类型转换，以删除变量的const -ness。因此，可以像a一样强制转换const_cast<int&>(a) = 5;变量并为其赋值。 std::string也可以删除其const -ness。 (请注意，C没有特殊的强制类型转换，但是它提供了完全相同的行为:* (int *) &a = 5)

是否所有类成员都在最终的二进制文件中定义？

否std::string，因为大多数STL使用模板。模板每单位(您的.o目标文件)编译一次，该链接将自动减少重复项。因此，如果您查看所有.o文件的大小并将其相加，则最终输出将非常小。

这也意味着仅将单元中使用的功能编译并保存在目标文件中。任何其他功能“消失”。话虽这么说，函数A经常调用函数B，所以即使您没有显式调用函数B，也将对其进行定义。

另一方面，由于这些是模板，因此通常会内联函数。但这是编译器的选择，而不是语言或STL的选择(尽管您可以使用inline关键字来取乐；编译器仍然有权忽略它)。

较小的对象...不，在C++中，对象的大小非常特定，无法更改。否则，sizeof(something)会随地方而变化，并且C / C++会发疯!

但是，可以优化保存在只读数据节中的静态字符串。如果链接器/编译器足够好，他们将能够在同一位置合并相同的字符串。当然，这些只是计划char *或wchar_t *。微软编译器已经能够做到这一点了。

但是，字符串上的const并不总是会强制将字符串放入只读数据段中。通常，这取决于您的命令行选项。 C++可能已经纠正了这个问题，但是我认为C除非使用正确的命令行选项，否则仍会将所有内容放在读/写部分中。这是您需要进行测试以确保的结果(您的编译器可能会这样做，但是如果不进行测试，您将不知道。)

最后，尽管std::string可能不使用它，但C++提供了一个非常有趣的关键字，称为mutable。如果您听说过，您会知道可以将变量成员标记为可变成员，这意味着即使const函数也可以修改该变量成员。使用该关键字的主要原因有两个:(1)您正在编写多线程程序，并且该类必须是多线程安全的，在这种情况下，您将互斥体标记为可变的，非常实用； (2)您想使用一个缓冲区来缓存一个计算成本很高的值，该缓冲区仅在请求该值时才初始化，以免浪费时间，否则该缓冲区也将变为可变的。

因此，“不变”概念实际上只是您可以在更高层次上依靠的东西。实际上，现实往往大不相同。例如，std::string c_str()函数可以重新分配缓冲区以添加必要的'\ 0'终止符，但是该函数被标记为const:

const CharT* c_str() const;

实际上，实现可以自由分配一个完全不同的缓冲区，将其现有数据复制到该缓冲区中并返回该裸指针。这意味着可以在内部为 std::string分配许多缓冲区来存储大字符串(而不是使用可能成本高昂的 realloc())。

不过，一旦...当您将字符串A复制到字符串B( B = A;)时，就不会复制字符串数据。相反，A和B将共享相同的数据缓冲区。一旦修改了A或B，然后才复制数据。这意味着调用通过复制接受字符串的函数不会浪费那么多时间:

int func(std::string a)
{
    ...
    if(some_test)
    {
        // deep copy only happens here
        a += "?";
    }
}

std::string b;
func(b);

调用func()时不会复制字符串b的字符。如果func()从未修改'a'，则字符串数据始终保持不变。通常将其称为浅拷贝或写时副本。