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C++培训中string类的设计

发布：C++培训
来源：网络
时间：2018-05-30 17:02
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这篇文章讲述的是C++培训中string类的设计。达内C++培训班正在火热招生中，同学你要不要加入我们呐?在这里小编每天也会分享一下干货给大家。那么今天说道的就是C++培训课程中的章节。

string类的设计

String类的设计一点都不容易，先不论C++，那怕是其他语言，在面对string的时候，一不小心也会掉坑，好比java，好比C#，一开始假设utf16是定长编码，后来Unicode发展到两个字节就装不下一个码位，字符串在java下，就有点尴尬了。就算是昧着良心用utf32编码，码元与码位终于一一对应了，也会遇到物理字符与逻辑字符不对应的时候，好像有些语言的字符要用两个unicode值来表示(很奇怪)，有些语言的一个小写字符对应着好几个大写字符。即便是字符串选定了一种编码方式，始终还是要解决与其他编码的交互问题，这些交互接口也不容易设计。另外，每次从长字符串中截取字符串都要重新new出来一条新的字符串，难免有一点点浪费，当然，现在计算机性能过剩，这纯粹是强迫症。

而到了c++下，设计字符串所遇到的问题，就远比想象中复杂，无中生有的又凭空多出来很多不必要的要求，内存资源管理(这个在C++几乎是无解)，异常安全(往字符串添加新内容，假如内存分配失败，必须保持原有值的完整性)，还有性能要求(截取字符串避免生成新的字符串)。很多很多的要求，导致语言层面上压根就没法也不可能提供原生的字符串支持，而这一点上又引出来新的问题，代码里面，逻辑意义上看，就不止存在一种字符串类型。好在，大C++拥有丰富多彩的feature，应该足以实现字符串类型了，这也是大C++的设计哲学，既然语言上没法实现的东西，就提供用以支持这种东西的feature，用户要怎么实现就怎么实现，选择权交到用户手里。

所以，C++的库要怎么做出来一道string，这道菜的味道如何，就很让人好奇。一路考察下来，让人大跌眼镜，竟然没有一个c++库能提供品质优良字符串，其抽象充其量也就是比字符数组好一点点，完全就没有Unicode编码的抽象。Stl的字符串更让人发指，竟然有几个模板参数，本来多类型的字符串问题就更是雪上加霜了，另外stl的string还不能作为dll函数的参数类型。其实，很多时候，猿猴的要求真的不高，只要求一种utf8编码的string，带有格式化，还有一些split，trim，FindOneOf，toupper等常用字符串处理的操作就行了，只可惜，没有一个c++库能基本满足这样的基本要求。其实，这些要求，具体到C++下，要基本满足，也的确很困难。

除了c++，很多语言的string类型都是原子属性，一个string值，但凡一点风吹草动，都要生成新的string值，原有的值必须保持不变。此外，其官方也提供了类似于StringBuffer或者StringBuilder用以构造很长很长，以弥补这种动不动就生成新String的性能问题。这两种类型泾渭分明。而c++的string，似乎是把这两种类型糅合在一块了，由此带来语义上的不清晰，也造成很多不必要的麻烦，因为绝大多数场合下，只需要使用string的原子属性，可变的string只是用来保存字符缓冲而已。知道吗，stl的string有一百多个成员函数，很多都是不必要的重载，不过是为了避免字符串的复制而已。

所以，首先要对只读的string做抽象，也即是string_view，只需两个成员字段，字符串的起始地址以及缓冲长度，并且不要求以0结束，它有一个很好的特性，字符串的任何一部分，也都是字符串，甚至，必要时，一个字符，通过取地址，也可以看做是长度为1的string_view。任何连续的内存字符块，都可以看做是string_view。其不必涉及内存的分配，显得非常的轻量级，可以在程序中到处使用，只需注意到字符缓冲的生命周期，就不必担心会引来什么问题。在string_view上，可以做trim，比较，查找，反向查找等操作，除了读取单个字节的迭代器，还提供两套迭代器，用以取到unicode码位值(uin32)，和用以访问逻辑字符，其值也为stirng_view。

剩下来就是可写可修改的string，要求以0结束，也即是stl的string，因为很多函数都在string_view上，所以这里基本上都只是插入、添加、删除、替换的操作，要注意的是，中括号操作符不能返回字符引用，因为那样完全没有任何意义，就算是保留中括号返回字符值，意义也很小。Trim、查找、比较等操作，必须通过其成员函数view来返回代表自己的string_view。String的很多成员函数，大多数参数类型就是string_view，因此也没有像是在stl下垃圾string的那么多乱七八糟的重载。很简明的设计，性能与简单的良好统一，不知为何，stl要到c++17的时候，才会加入stirng_view这么重要的类型，即便是如此，stl的string既有代码已成定局，也没办法用string_view来简化它的一百多个的成员函数了

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