37 C++ STL模板库6-string_view

C++ STL模板库6-string_view

定义特性 🧩

定义位置 ： <string_view> 头文件
命名空间 ： std 命名空间下（与 std::string 同级）
模板类型 ： 类模板：basic_string_view<charT, traits> → 特化 string_view（char）

• 非拥有式视图：仅持有原始字符串的指针和长度，不管理内存

  • 需确保底层字符串生命周期长于 string_view

• 零拷贝开销 🚀

  • 操作成本等价于裸指针操作（编译期优化）

  • 构造、子串操作，性能远优于 std::string 的复制操作

    // 使用 std::string（触发复制）
    std::string s = large_text;
    auto sub = s.substr(0, 30); // O(n) 复制开销 
    
    // 使用 std::string_view（零拷贝）
    std::string_view sv(large_text);
    auto sub_view = sv.substr(0, 30); // O(1) 仅设置指针和长度
    

• 兼容多种字符串类型

  • 与 std::string, const char*, char[] 自动兼容

    #include <string_view>
    
    // 典型STL用法：构造string_view对象 
    std::string str = "Hello STL";
    std::string_view sv(str);  // 指向str数据的视图
    

常用操作 ⚙️

1. 构造与赋值

   std::string_view sv;          // 空视图 
   std::string_view sv("Text");  // 直接初始化
   sv = other_sv;                // 赋值（浅拷贝）
   

2. 元素访问

   • sv[i]：无边界检查，高效但不安全。
   • sv.at(i)：越界抛 std::out_of_range 异常。
   • sv.front() / sv.back()：首尾字符 。

3. 大小与容量

   • sv.size() / sv.length()：字符数（不含 \0）。
   • sv.empty()：判断是否为空视图。

4. 子串操作

   sv.substr(start_pos, length); // O(1) 复杂度，返回新视图 
   

5. 查找与比较

   • sv.find("sub")：返回子串首次出现位置（失败时为 sv.npos）。
   • sv.compare(other_sv)：字典序比较（返回 0/正/负数）

使用注意事项⚠

1. 生命周期管理

   • 严禁持有临时字符串的视图（如函数返回的临时 std::string）

   auto bad_view = std::string_view(std::string("temp")); // 错误！临时对象销毁后视图无效
   
   std::string_view create_view() {
      std::string temp = "Temporary";
      return std::string_view(temp);  // 错误！temp析构后视图失效 
   }  // ❌ 返回悬垂指针 
   

2. 无终止符

   • 不以 \0 结尾，需通过 size() 确定长度。传递到 C API 时可用 sv.data()，但需确保字符串本身有终止符。

   char buf[] = {'A','B'};  // 不以\0结尾 
   std::string_view sv(buf, 2);
   std::cout << sv;  // 安全（明确长度）
   // ❌ 错误：printf(sv.data()); // 可能越界 
   

3. 修改限制

   • 不可通过视图修改底层字符串内容（设计为只读视图）。

   sv.remove_prefix(3);  // ✅ 移动视图起点（string无此操作）
   sv.data()[sv.size()] = '\0';  // ❌ 非法写入（非可修改内存）
   

应用场景

1. 函数参数传递

   • 替代 const std::string& 或 const char*，避免隐式转换和复制：

     void process(std::string_view data); // 接收任意字符串类型
     

2. 解析大文本

   • 处理日志或文件时，用 string_view 截取子串无需复制内存。
     解析大文本的子串，优先用 std::string_view代替std::string::substr 。

3. 兼容旧代码接口现代化

   • 可隐式转换为 const char*（需确保有终止符），适配传统 C 接口。

   // 传统接口（引发拷贝）
   void process(const std::string& str);  
   
   // 现代接口（兼容所有字符串类型）
   void process(std::string_view str);  // ✅ 接受string/char*/字面量