现代C++的std string_view何时替换string 只读字符串的高效处理

std::string_view 是 c++++17 引入的非拥有字符串视图类，适合仅需读取字符串内容而不需修改或拥有其所有权的场景。1. 作为函数参数可避免字符串拷贝，提升性能；2. 在字符串解析中可高效处理子字符串而无需分配新对象；3. 多函数传递时减少不必要的拷贝。它通过指针和长度引用现有数据，避免内存复制，但要求确保底层数据生命周期有效，且不支持修改内容。因此，在需要字符串所有权、修改内容、与 c api 交互或多线程修改时仍应使用 std::string。

在只需要读取字符串内容，而不需要修改或拥有字符串所有权时，std::string_view 可以作为 std::string 的高效替代品。它避免了不必要的内存拷贝和分配，特别适合处理大型字符串或频繁传递字符串的场景。

解决方案

std::string_view 是 C++17 引入的一个非拥有字符串的视图类。本质上，它只是一个指向字符串数据的指针和一个长度的组合。这使得它能够以非常低的成本引用现有的字符串数据，而无需进行复制。

以下是一些使用 std::string_view 替代 std::string 的典型场景：

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• 函数参数： 当函数只需要读取字符串内容时，使用 std::string_view 作为参数类型可以避免字符串拷贝。

  

  #include <iostream>
  #include <string>
  #include <string_view>
  
  void print_string(const std::string& str) { // 传统方式，可能发生拷贝
      std::cout << "String: " << str << std::endl;
  }
  
  void print_string_view(std::string_view str) { // 更高效，避免拷贝
      std::cout << "String View: " << str << std::endl;
  }
  
  int main() {
      std::string my_string = "Hello, World!";
      print_string(my_string);
      print_string_view(my_string); // 隐式转换为 string_view
      return 0;
  }

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• 字符串解析： 在解析大型字符串时，std::string_view 可以避免为每个子字符串分配新的 std::string 对象。

  

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  #include <iostream>
  #include <string>
  #include <string_view>
  
  std::string_view get_substring(std::string_view str, size_t start, size_t end) {
      return str.substr(start, end - start);
  }
  
  int main() {
      std::string data = "key1=value1;key2=value2;key3=value3";
      std::string_view data_view = data;
  
      size_t pos = 0;
      while ((pos = data_view.find(';')) != std::string_view::npos) {
          std::string_view pair = data_view.substr(0, pos);
          size_t equals_pos = pair.find('=');
          if (equals_pos != std::string_view::npos) {
              std::string_view key = pair.substr(0, equals_pos);
              std::string_view value = pair.substr(equals_pos + 1);
              std::cout << "Key: " << key << ", Value: " << value << std::endl;
          }
          data_view.remove_prefix(pos + 1);
      }
  
      // 处理最后一个键值对（如果存在）
      if (!data_view.empty()) {
          size_t equals_pos = data_view.find('=');
          if (equals_pos != std::string_view::npos) {
              std::string_view key = data_view.substr(0, equals_pos);
              std::string_view value = data_view.substr(equals_pos + 1);
              std::cout << "Key: " << key << ", Value: " << value << std::endl;
          }
      }
      return 0;
  }

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• 避免不必要的拷贝： 在多个函数之间传递字符串，且这些函数都只需要读取字符串内容时，使用 std::string_view 可以避免多次拷贝。

std::string_view 的优势

std::string_view 的主要优势在于性能。由于它避免了字符串的复制，因此可以显著提高程序的效率，尤其是在处理大量字符串数据时。此外，std::string_view 还可以与现有的 char* 字符串字面量和 std::string 对象无缝互操作。

std::string_view 的局限性

std::string_view 并非万能。由于它不拥有字符串数据，因此必须确保在 std::string_view 对象存在期间，底层字符串数据仍然有效。如果底层字符串数据被销毁，std::string_view 对象将变为悬空指针，导致未定义行为。

另外，std::string_view 无法修改字符串内容。如果需要修改字符串，仍然需要使用 std::string 或其他可修改的字符串类型。

何时仍然需要使用 std::string？

尽管 std::string_view 在许多情况下都非常有用，但在以下情况下，仍然需要使用 std::string：

• 需要拥有字符串的所有权： 如果需要在函数内部创建字符串，并在函数外部继续使用，则需要使用 std::string 来管理字符串的生命周期。
• 需要修改字符串内容： 如果需要修改字符串的内容，则必须使用 std::string 或其他可修改的字符串类型。
• 需要与旧的 C 风格 API 交互： 某些旧的 C 风格 API 可能需要 char* 类型的字符串。在这种情况下，可以使用 std::string 的 c_str() 方法获取 char* 指针。但需要注意，c_str() 返回的指针在 std::string 对象被销毁后将失效。
• 线程安全： std::string 在某些情况下提供了更好的线程安全保证，而 std::string_view 本身不提供任何线程安全保证。如果需要在多线程环境中使用字符串，并且需要修改字符串内容，则应考虑使用线程安全的 std::string 或其他同步机制。

std::string_view 的使用注意事项

• 生命周期管理： 确保 std::string_view 引用的字符串数据在其生命周期内有效。
• 不要存储 std::string_view： 避免将 std::string_view 对象存储在类成员变量中，除非你能保证底层字符串数据的生命周期长于 std::string_view 对象。通常，更好的做法是存储 std::string 对象，或者在使用时才创建 std::string_view 对象。
• 小心使用 substr()： std::string_view 的 substr() 方法返回一个新的 std::string_view 对象，而不是复制字符串数据。这意味着新的 std::string_view 对象仍然引用原始字符串数据。
• 与 C 风格字符串的互操作性： 可以使用 std::string_view 从 C 风格字符串创建 std::string_view 对象。例如：std::string_view sv = "hello";。

总结

std::string_view 是一个强大的工具，可以提高 C++ 程序的性能，尤其是在处理字符串数据时。但是，需要了解其局限性，并根据实际情况选择合适的字符串类型。在只需要读取字符串内容，而不需要修改或拥有字符串所有权时，std::string_view 是一个非常好的选择。在需要修改字符串内容或需要管理字符串的生命周期时，仍然需要使用 std::string。

以上就是现代C++的std string_view何时替换string 只读字符串的高效处理的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！