c++ - std::string(char* char_array) 是如何实现的？

Question

我很想知道字符串类如何实现从字符数组复制以初始化其内容。

我的猜测是这样的:

1:查找字符数组的长度，N。(这是怎么做到的？粗略的方法是单独查看每个字符，直到找到空字符？是否使用更好的方法？)

2:分配N个字节的存储。

3:使用strcpy逐字节复制每个元素。

显然这不是一个非常复杂的问题，我只是想知道以下是否(本质上或近似地)等价:

std::string program_name(argv[0]);

和

std::string program_name;
int length = 0;
while(*(argv[0] + length) != '/0')
    ++ length;
++ length; // Depends on whether string contains the null character - usually I don't think it does?
program_name.resize(length); // Maybe use reserve instead?
std::cpy(program_name.data(), argv[0], length - 1); // Don't copy the null character at the end

反正就是这样。我没有尝试编译上面的伪代码，因为我感兴趣的是方法的概念，而不是这个操作如何完成的细节。

Answer 1

简而言之，您的实现几乎就是它的工作原理。

忽略 std::string 是从 std::basic_string 实现的事实，它被模板化以处理存储在字符串中的各种数据类型(特别是“宽字符” "), std::string 来自 char * 的构造函数可以这样写:

std::string(const char* init_value)
{
    size_t m_len = strlen(init_value);
    char *m_storage = new char[m_len+1];
    std::copy(m_storage, init_value, m_len+1);
}

当然，由于实际实现的继承和模板化特性，实际实现会更加间接[可能具有特定功能来“增长/分配”，例如]。

这是 libcxx 的真实实现:

template <class _CharT, class _Traits, class _Allocator>
inline _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
basic_string<_CharT, _Traits, _Allocator>::basic_string(const value_type* __s)
{
    _LIBCPP_ASSERT(__s != nullptr, "basic_string(const char*) detected nullptr");
    __init(__s, traits_type::length(__s));
#if _LIBCPP_DEBUG_LEVEL >= 2
    __get_db()->__insert_c(this);
#endif
}

__init 执行此操作的位置:

template <class _CharT, class _Traits, class _Allocator>
void
basic_string<_CharT, _Traits, _Allocator>::__init(const value_type* __s, size_type __sz)
{
    if (__sz > max_size())
        this->__throw_length_error();
    pointer __p;
    if (__sz < __min_cap)
    {
        __set_short_size(__sz);
        __p = __get_short_pointer();
    }
    else
    {
        size_type __cap = __recommend(__sz);
        __p = __alloc_traits::allocate(__alloc(), __cap+1);
        __set_long_pointer(__p);
        __set_long_cap(__cap+1);
        __set_long_size(__sz);
    }
    traits_type::copy(_VSTD::__to_raw_pointer(__p), __s, __sz);
    traits_type::assign(__p[__sz], value_type());
}

它做了一些技巧来将值存储在指针中[并使用相关的分配器分配，它可能不是new]，并显式初始化结束标记[traits_type::assign (__p[__sz], value_type());，因为对 __init 的调用可能会使用与 C 样式字符串不同的参数，因此不能保证结束标记。

traits_type::length() 是 strlen

template <>
struct _LIBCPP_TYPE_VIS_ONLY char_traits<char>
{
...
    static inline size_t length(const char_type* __s) {return strlen(__s);}
....
};

当然，其他STL实现可能会使用不同的细节实现，但大致是作为我的简化示例，但更加混淆以应对多种类型和重用代码。