docs: address community issue feedback (#5 #338 #142 #246 #136 #303)

- const README: rewrite the space-saving claim per issue #5 follow-ups
  (constant-expression const vs #define immediates; which const qualify
  as constant expressions)
- const README: fix the class-section diagnosis per issue #338 (overload
  resolution picks the const overload; the restriction only surfaces
  once that overload is removed)
- sizeof README: virtual-inheritance result is compiler-dependent
  (GCC merges vbptr+vfptr -> 16, MSVC keeps them separate -> 32) #246
- static README: new section on internal linkage / access restriction
  with anonymous-namespace comparison #142
- 10-day practice: full problem list table + fixed day links #136
- new design_pattern/singleton/singleton_default.hpp: reusable
  thread-safe CRTP singleton template, compile+concurrency tested #303
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2026-10-13 19:23:54 +08:00
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> 来自 [C++那些事网站](https://light-city.github.io/stories_things/cpp-benchmarks/cpp-sso-benchmark/) 的文章,由站点同步脚本导出。
# C++ string SSO 性能测试
今天想问大家两个问题:
**1.下面代码性能上有没有区别?**
```cpp
std::string s1("hello world hel");
std::string s2("hello world helo");
```
**2.sizeof(std::string)是多少?**
下面,我们来一起探索这两个问题。
由于这两个答案在g++(libstdc++)与clang(libc++)上的结果不一样,所以这里会分别进行分析。
## 1.g++(libstdc++)
g++的源码我们以g++-10为例,详细代码可以戳这个github地址,这里列出比较核心的代码。
> https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/devel/omp/gcc-10/libstdc%2B%2B-v3/include/bits/basic_string.h#L171
```cpp
template<typename _CharT, typename _Traits, typename _Alloc>
class basic_string {
private:
struct _Alloc_hider : allocator_type {
pointer _M_p; // The actual data.
};
enum { __min_cap = 15 / sizeof(value_type) };
_Alloc_hider _M_dataplus; // 8 bytes
size_type __size_; // 8 bytes
union {
_CharT _M_local_buf[_S_local_capacity + 1]; // 16 bytes
size_type _M_allocated_capacity; // 8 bytes
}; // 16 bytes
}; // 32 bytes
```
在上面代码中注释部分详细的列出了string占据的字节(注意:这里的value_type以char来计算,也就是sizeof(value_type) = 1)。
sizeof(string) = 8 + 8 + 16 = 32。
其中8字节ptr,8字节size,16字节union。
性能层面,这里实现了SSO,本地buffer会存储最多15个字符,当超过15字符便会分配在heap上,这里我写了一个benchmark来对比性能。
- 短字符串测试内容为:"hello world hel",总共15个字符。
- 长字符串测试内容为:"hello world helo",总共为16个字符。
```
std::string s1("hello world hel");
std::string s2("hello world helo");
```
可以看到性能差距非常大,仅仅一个字符会导致std::string性能差别这么大!
这里本质还是前面的SSO local buffer。
性能测试:https://quick-bench.com/q/s7pvDB_SwQyDCcZk50odAaYIzMc
![](../assets/images/2024/bench/img/gcc_short_long.png)
## 2.clang++(libc++)
同理,我们以llvm-14为例,如果想要看完整代码戳下面的github地址即可,这里摘取出核心代码。
> https://github.com/llvm/llvm-project/blob/release/14.x/libcxx/include/string#L765
```cpp
template<class _CharT, class _Traits, class _Allocator>
class basic_string {
private:
struct __long {
size_type __cap_; // 8 bytes
size_type __size_; // 8 bytes
pointer __data_; // 8 bytes
};
enum {__min_cap = (sizeof(__long) - 1)/sizeof(value_type) > 2 ?
(sizeof(__long) - 1)/sizeof(value_type) : 2};
struct __short {
union {
unsigned char __size_; // 1 bytes
value_type __lx; // 1 bytes
}; // 1 bytes
value_type __data_[__min_cap]; // 23 bytes
}; // 24 bytes
union __ulx {
__long __lx; // 24 bytes
__short __lxx; // 24 bytes
}; // 24 bytes
}
```
在上面代码中注释部分详细的列出了string占据的字节(注意:这里的value_type以char来计算,也就是sizeof(value_type) = 1)。
sizeof(string) = union的大小,这个union是24字节,所以等于24。
而SSO,本地buffer存储的字符不超过22,当超过22个字符便会分配在heap上。
所以当我们使用与gcc同样的测试代码应用在clang上,我们便得到了不太一样的结果,即:long字符串的性能与short字符串的性能拆别不大。原因就是gcc的测试case都是在22个字符以内,都是短字符。
性能测试:https://quick-bench.com/q/nmLMqQZ31cmWBbbIFr2nHN2JL1k
![](../assets/images/2024/bench/img/llvm_short_long_no.png)
当我们测试真正的长短字符串时,性能便会发生明显变化,趋势与gcc保持一致。
- 短字符串测试内容为:"hello world hello worl",总共22个字符。
- 长字符串测试内容为:"hello world hello world",总共为23个字符。
性能测试:https://quick-bench.com/q/ujtMrtotEi6RrpfMDJ1UcSLFIJE
![](../assets/images/2024/bench/img/llvm_short_long.png)