C++使用StringPiece减少string类的拷贝

构造函数
操作
字符串比较
Traits
参考链接

使用c++ string类不可避免会带来很多不必要的拷贝，拷贝多了必然影响性能。因此在很多高性能C++框架的实现中，都会使用StringPiece类作为string类的wrapper，该类只持有目标字符串的指针，而避免额外的拷贝，比较常见的实现有：

muduo实际上是使用了pcre的StringPiece的实现
Chromium

Chromium也说明了引入StringPiece的意义，主要是为了免拷贝：

// You can use StringPiece as a function or method parameter.  A StringPiece
// parameter can receive a double-quoted string literal argument, a "const
// char*" argument, a string argument, or a StringPiece argument with no data
// copying.  Systematic use of StringPiece for arguments reduces data
// copies and strlen() calls.

pcre中也说明了StringPiece的使用注意事项

// ------------------------------------------------------------------
// Functions used to create STL containers that use StringPiece
//  Remember that a StringPiece's lifetime had better be less than
//  that of the underlying string or char*.  If it is not, then you
//  cannot safely store a StringPiece into an STL container
// ------------------------------------------------------------------

下面我们以muduo源码为例，讲解StringPiece的实现

构造函数

由于StringPiece不控制字符串的生命周期，因为调用方要保证在StringPiece的生命周期里，其指向的字符串始终有效

注意字符串的头指针ptr_被定义为const类型，其不允许任何修改

class StringPiece {private:const char *ptr_;int length_;public:// We provide non-explicit singleton constructors so users can pass// in a "const char*" or a "string" wherever a "StringPiece" is// expected.StringPiece() : ptr_(NULL), length_(0) {}StringPiece(const char *str): ptr_(str), length_(static_cast<int>(strlen(ptr_))) {}StringPiece(const unsigned char *str): ptr_(reinterpret_cast<const char *>(str)),length_(static_cast<int>(strlen(ptr_))) {}StringPiece(const std::string &str): ptr_(str.data()), length_(static_cast<int>(str.size())) {}StringPiece(const char *offset, int len) : ptr_(offset), length_(len) {}
...
};

操作

由于StringPiece不控制字符串的生命周期，因此字符串操作都是常数时间复杂度。

void clear() {ptr_ = NULL;length_ = 0;
}
void set(const char *buffer, int len) {ptr_ = buffer;length_ = len;
}
void set(const char *str) {ptr_ = str;length_ = static_cast<int>(strlen(str));
}
void set(const void *buffer, int len) {ptr_ = reinterpret_cast<const char *>(buffer);length_ = len;
}char operator[](int i) const { return ptr_[i]; }void remove_prefix(int n) {ptr_ += n;length_ -= n;
}void remove_suffix(int n) { length_ -= n; }

另外如果想使用StringPiece作为key使用hashmap，记得自定义哈希函数，这点可以查看Chromium的实现。

字符串比较

字符串的字典序比较，在==和!=这两种比较中，调用memcmp比较到不相等的那一位为止

其他类型的比较中，按照短的长度进行比较，然后再根据需要的比较符号做判断

bool operator==(const StringPiece &x) const {return ((length_ == x.length_) && (memcmp(ptr_, x.ptr_, length_) == 0));
}
bool operator!=(const StringPiece &x) const { return !(*this == x); }#define STRINGPIECE_BINARY_PREDICATE(cmp, auxcmp)                            \
bool operator cmp(const StringPiece &x) const {                            \int r = memcmp(ptr_, x.ptr_, length_ < x.length_ ? length_ : x.length_); \return ((r auxcmp 0) || ((r == 0) && (length_ cmp x.length_)));          \
}
STRINGPIECE_BINARY_PREDICATE(<, < );
STRINGPIECE_BINARY_PREDICATE(<=, < );
STRINGPIECE_BINARY_PREDICATE(>=, > );
STRINGPIECE_BINARY_PREDICATE(>, > );
#undef STRINGPIECE_BINARY_PREDICATE

Traits

由于StringPiece只持有目标指针，所以是POD类型，并且拥有平凡构造函数，所以可以定义如下的type traits以指示STL采用更为高效的算法实现。

#ifdef HAVE_TYPE_TRAITS
// This makes vector<StringPiece> really fast for some STL implementations
template <>
struct __type_traits<base::StringPiece> {typedef __true_type has_trivial_default_constructor;typedef __true_type has_trivial_copy_constructor;typedef __true_type has_trivial_assignment_operator;typedef __true_type has_trivial_destructor;typedef __true_type is_POD_type;
};
#endif

参考链接

google StringPiece
muduo::StringPiece