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C++17 std::string_view

0.问题

string_view为c++17之后出现，其实就是leveldb中的slice，其目的在于解决内存拷贝、高效的substr。

但是，也引入了指针与引用的问题，由于string_view不拥有指向内容的所有权，对比于Rust，仅仅是借用，如果拥有内容的对象提前释放，便会出现悬挂引用问题。像Rust在编译时会分析变量的生命周期，保证借用的资源在使用时不会释放。然而C++没有检查，需要人工保证。

1.内部实现

string_view是一个basic_string_view类型，可以看到_Traits采用默认的char_traits，这个很重要，后面的一些函数都采用char_traits的一些成员函数执行核心操作。

template<class _CharT, class _Traits = char_traits<_CharT> >
    class _LIBCPP_TEMPLATE_VIS basic_string_view;

typedef basic_string_view<char>     string_view;

basic_string_view内部成员：

private:
    const   value_type* __data;
    size_type           __size;

构造兼容 string与const char*

constexpr basic_string_view() noexcept;
constexpr basic_string_view(const basic_string_view&) noexcept = default;
basic_string_view& operator=(const basic_string_view&) noexcept = default;
template<class Allocator>
constexpr basic_string_view(const charT* str);
constexpr basic_string_view(const charT* str, size_type len);

迭代器支持：

constexpr const_iterator begin() const noexcept;
constexpr const_iterator end() const noexcept;
constexpr const_iterator cbegin() const noexcept;
constexpr const_iterator cend() const noexcept;
const_reverse_iterator rbegin() const noexcept;
const_reverse_iterator rend() const noexcept;
const_reverse_iterator crbegin() const noexcept;
const_reverse_iterator crend() const noexcept;

其他核心函数：

• substr
• remove_prefix
• compare
• find
• ...

从c++20开始支持starts_with、ends_with、contains，这三个在leveldb的slice中一开始就支持了。

char*的string_view字面量：

constexpr basic_string_view<char>     operator "" sv( const char *str,     size_t len ) noexcept;
constexpr basic_string_view<wchar_t>  operator "" sv( const wchar_t *str,  size_t len ) noexcept;
constexpr basic_string_view<char16_t> operator "" sv( const char16_t *str, size_t len ) noexcept;
constexpr basic_string_view<char32_t> operator "" sv( const char32_t *str, size_t len ) noexcept;

2.使用陷阱

2.1 \0

string_view不关心\0，会关心实际的字符个数。

std::string_view s = "abc\0\0def"sv;
std::cout << "s: " << s.size() << " \"" << s << "\"\n";

输出：s: 8 "abcdef"

std::string_view str{"hello", 1};
std::cout << str.data() << std::endl; // 输出 hello，而不是h

这里预期输出hello，但是却输出了h。

2.2 生命周期

string_view foo() {
    std::string s{"hello world"};
    return string_view{s};
}

在该示例中，s出了作用域，string_view变成了悬空引用。

!!! warning "生命周期" std::string_view 不拥有底层字符存储，务必保证被引用对象的生命周期覆盖全部使用期。