5種方式初始化String成員怎樣選擇？

假設(shè)我們后面使用次數(shù)最多的操作為：

Ss;
s.push_data("key1",{"Dear","Friend"});
s.push_data("key2",{"Apple"});
s.push_data("key3",{"Jack","Tom","Jerry"});
s.push_data("key4",{"20","22","11","20"});

voidpush_data(auto&&key,auto&&data){
datasets.emplace(std::make_pair(
std::forward<decltype(key)>(key),
std::forward<decltype(data)>(data)
));
}

6.1SSO短字符串優(yōu)化

各家編譯器在實現(xiàn)std::string時，基本都會采取一種SSO(Small String Optimization)策略。

此時，對于短字符串，將不會在堆上額外分配內(nèi)存，而是直接存儲在棧上。比如，有些實現(xiàn)會在size的最低標(biāo)志位上用1代表長字符串，0代表短字符串，根據(jù)這個標(biāo)志位來決定操作形式。

std::size_tallocated=0;

void*operatornew(size_tsz){
void*p=std::malloc(sz);
allocated+=sz;
returnp;
}

voidoperatordelete(void*p)noexcept{
returnstd::free(p);
}

intmain(){
allocated=0;
std::strings("hi");
std::printf("stackspace=%zu,heapspace=%zu,capacity=%zu
",
sizeof(s),allocated,s.capacity());
}
例子來源：https://stackoverflow.com/a/28003328

stackspace=32,heapspace=0,capacity=15

可以看到，對于短字符串，將不會在堆上分配額外的內(nèi)存，內(nèi)容實際存在在棧上。

早期版本的編譯器可能沒有這種優(yōu)化，但如今的版本基本都有。

于是可以得出結(jié)論：盡管小對象的拷貝操作很快，call by-value還是要慢于其他方式，string_view則是一種較好的方式。

但是，string_view使用起來要格外當(dāng)心，若你不想為此操心，使用call by-const-reference則是一種不錯的方式。

6.2無拷貝，無移動

當(dāng)僅需要接受參數(shù)，之后即不拷貝，也無移動的情境下，情況又不一樣。

此時的開銷如下圖。

6.3優(yōu)化限制：Aliasing situations

Aliasing situations指的是多個變量實際指向的是同一塊內(nèi)存，這些變量之間互為別名。這種情況會導(dǎo)致編譯器束手束腳，不敢優(yōu)化。

以引用的方式傳遞參數(shù)便會產(chǎn)生許多額外的Aliasing situations。

舉個例子：

intfoo_by_ref(constS&s){
intm=s.value;
bar();
intn=s.value;
returnm+n;
}

intfoo_by_value(Ss){
intm=s.value;
bar();
intn=s.value;
returnm+n;
}

例子來源：https://reductor.dev/cpp/2022/06/27/pass-by-value-vs-pass-by-reference.html

引用傳遞版本，編譯器無法判定bar()中是否修改了s.value，比如s引用的是一個全局變量，bar()中就可以修改它。因此，m和n的值可能并不相同，編譯器必須加載兩次s.value。

而值傳遞版本，由于參數(shù)進行了拷貝，不存在外部修改，m和n的值肯定相同，于是編譯器可以優(yōu)化為只加載一次s.value。

這是call by-const-reference的另一處缺點，它可能會限制編譯器的優(yōu)化，而這又恰恰成了call by-value的一個優(yōu)點。

7總結(jié)

本篇文章介紹了5種初始化String成員的方式，詳細(xì)分析對比了它們的開銷。

沒有哪種方式是最優(yōu)解，如何選擇需要依具體情況而論。

Two-overloads這種方式一般不會考慮，因為總有其他方式比它的開銷更小，還只需編寫一個函數(shù)。

string_view在很多情況下的開銷可觀，但是需要格外注意潛在的懸垂引用問題。

其他三種方式亦是有利有弊，可根據(jù)文中提及的各種情況進行分析。

總而言之，各方式之間存在著細(xì)微而本質(zhì)的差別，且還有許多特殊情況需要單獨分析，開銷在不同情境下也不盡相同。

審核編輯 ：李倩