C++17 使用 std::string_view避免字符串拷贝优化程序性能

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什么是 std::string_view？

std::string_view是C++17中新增加的一种类型，它表示一个字符串的视图，而不是字符串本身的实例。它通过指向字符串的起始位置和长度两个成员变量来表示该字符串，所以不需要进行内存分配和字符串拷贝操作。因此，在处理大量字符串的情况下，使用 std::string_view 可以显著提高程序性能。

如何使用 std::string_view？

使用 std::string_view 非常简单，只需要将一个字符串传递给构造函数，就可以创建一个 std::string_view 对象。例如：

#include <iostream>
#include <string_view>

int main() {
    std::string str = "hello, world";
    std::string_view view = str; // 将 std::string 转换为 std::string_view

    // 使用 std::string_view 读取字符串
    std::cout << view << std::endl;
    std::cout << view[0] << std::endl;

    return 0;
}

上述代码中，我们将 std::string 对象 str 转换为 std::string_view 对象 view，然后使用 std::cout 打印字符串。可以看出，std::string_view 可以像 std::string 一样使用 [] 运算符来访问字符串中的字符。

另外，如果需要获取 std::string_view 对象中的字符串长度，可以使用 size() 函数，例如：

std::string_view view = "hello, world";
std::cout << "length of string view: " << view.size() << std::endl;

使用 std::string_view 避免字符串拷贝

在某些情况下，我们需要对字符串进行比较、查找、替换等操作，例如：

#include <string>
#include <iostream>

int main() {
    std::string str = "hello, world";
    std::string search_str = "world";

    if(str.find(search_str) != std::string::npos) {
        std::cout << "string found" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "string not found" << std::endl;
    }

    return 0;
}

上述代码中，我们定义了一个 std::string 对象 str 和一个需要查找的字符串 search_str，然后使用 find() 函数在 str 中查找 search_str 是否存在。如果 search_str 存在于 str 中，则输出 "string found"，否则输出 "string not found"。

然而，这段代码存在一个问题，就是 find() 函数会将 search_str 进行拷贝，这会影响程序的性能。为了避免这种情况，我们可以将 search_str 转换为 std::string_view 对象，然后将其传递给 find() 函数，例如：

#include <string>
#include <iostream>
#include <string_view>

int main() {
    std::string str = "hello, world";
    std::string_view search_view = "world";

    if(str.find(search_view) != std::string::npos) {
        std::cout << "string found" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "string not found" << std::endl;
    }

    return 0;
}

上述代码中，我们将需要查找的字符串 search_str 转换为 std::string_view 对象 search_view，然后将 search_view 传递给 find() 函数。这样，就避免了对 search_str 进行字符串拷贝的操作，从而提高了程序的性能。

另外，还可以使用 substr() 函数创建 std::string_view 对象，例如：

std::string str = "hello, world";
std::string_view view = str.substr(0, 5); // 创建一个从 str[0] 开始，长度为 5 的 std::string_view 对象

总结

通过使用 std::string_view，可以避免对字符串的不必要拷贝操作，从而提高程序的性能。在处理大量字符串的情况下，使用 std::string_view 可以有效降低内存占用和提高程序效率。但需要注意的是，由于 std::string_view 对象只是字符串的一个视图，在使用时需要确保该字符串的内存不会被释放或覆盖。