STL源码分析--string

• 1 string的数据结构

• 2 string的API

• 3 string使用时的注意事项

1 string的数据结构

从定义可知, string其实是base_string的特化类，string使用默认的内存分配器__STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_CharT)。

template <class _CharT, 
          class _Traits = char_traits<_CharT>, 
          class _Alloc = __STL_DEFAULT_ALLOCATOR(_CharT) >
class basic_string;
typedef basic_string<char>    string;

而traits是c++中一个重要特性，使用traits可在编译器确定类型相关的信息。比如某个模板参数是否为整形。string中默认的模板参数_Traits为

char_traits<_CharT>, 定义如下

template <class _CharT> class char_traits
  : public __char_traits_base<_CharT, _CharT>
{}

可以看到char_traits<_CharT>继承自__char_traits_base<_CharT, _CharT>，其中定义了字符类型_CharT的各种操作，供basic_string方法调用：例如basic_string::operator=中调用了__char_traits_base::length，basic_string::clear中调用了__char_traits_base::assign

以下是一些常见的字符操作

• assign: 复制字符值

• eq: 相等

• lt: 小于

• compare: 比较(小于返回-1, 等于返回0, 大于返回1)

• length: 字符数组的长度(需以null char值结尾)

• find: 寻找某个字符值

• move: 调用memmove复制字符数组A到B

• copy: 调用memcpy复制字符数组A到B(memmove和memcpy作用相似，都用于字节数组的复制，但是后者不允许内存区域有重叠)

• eof: 字符值是否等于-1

static void assign(char_type& __c1, const char_type& __c2) { __c1 = __c2; }
  static bool eq(const _CharT& __c1, const _CharT& __c2) 
    { return __c1 == __c2; }
  static bool lt(const _CharT& __c1, const _CharT& __c2) 
    { return __c1 < __c2; }

string的内存结构类似于vector，由一段连续的内存缓冲区组成，_M_start为已用缓冲区的首地址，_M_finish为已用缓冲区的尾地址，_M_end_of_storage为空闲缓冲区的尾地址, 如下图所示

2 string的API

因为string的API和vector类似，因此方法也类似, 此处略过

3 string使用时的注意事项

1. 执行clear时，string占用的内存并不会释放，只是_M_finish = _M_start而已。因此如果需要释放string内存，可执行`str.swap(string())``

2. 执行reserve(len)时，会重新分配1+max(size()+len)大小的内存缓冲区, 并将旧缓冲区数据复制到新缓冲区，开销比较大。因此不要随便执行reserve，以免内存的重新分配复制。当确定某个对象的最大长度时，可使用reserve预分配足够大的内存，可避免后续字符串增长导致内存的重新分配复制。