std::string 可以为右值 *this 重载“substr”并窃取资源吗？答案

【问题标题】：Can std::string overload "substr" for rvalue *this and steal resources?std::string 可以为右值 *this 重载“substr”并窃取资源吗？
【发布时间】：2011-06-28 16:34:37
【问题描述】：

我突然想到，当std::string 的substr 操作可以从*this 窃取分配的内存时，它可能对右值更有效。

N3225的标准库包含std::string的以下成员函数声明

basic_string substr(size_type pos = 0, size_type n = npos) const;

可以为右值实现优化的substr 的实现是否可以重载它并提供两个版本，其中一个可以为右值字符串重用缓冲区？

basic_string substr(size_type pos = 0) &&;
basic_string substr(size_type pos, size_type n) const;

我想右值版本可以实现如下，重用*this的内存，将*this设置为move-from状态。

basic_string substr(size_type pos = 0) && {
  basic_string __r;
  __r.__internal_share_buf(pos, __start + pos, __size - pos);
  __start = 0; // or whatever the 'empty' state is
  return __r;
}

这对常见的字符串实现是否有效，还是需要太多的内务处理？

【问题讨论】：

不会泄露内存吗？毕竟，我们只是窃取了一部分内存，而不是整个区块……
请注意，Java 等其他语言中的字符串会这样做 - 一些问题包括，如果您分配一个大字符串，从中提取一个小的子字符串，然后释放大的字符串，您仍然得到只要您使用子字符串，大字符串的数据就会挂在内存中。
这基本上是子字符串的写时复制，不是吗？
我认为这可能需要太多的内务处理才值得。除了其他问题，它似乎不太适合短字符串优化；在获取已经“短”字符串的子字符串时，您可能必须禁用它。
我对委员会正在讨论的这件事有微弱的记忆，但我找不到任何文件。这可能只是一次非正式的讨论。我相信供应商可以自行决定添加此优化。

标签： c++ c++11 substr rvalue-reference

【解决方案1】：

是的，也许应该向标准委员会提出建议，或者在图书馆中实施。我真的不知道优化会有多大价值。这将是一项有趣的研究。

当 gcc 增加对 r-value this 的支持时，应该有人尝试一下并报告它的用处。

【讨论】：

【解决方案2】：

首先，实现不能添加窃取源代码的重载，因为这是可以检测到的：

std::string s="some random string";
std::string s2=std::move(s).substr(5,5);
assert(s=="some random string"); 
assert(s2=="rando");

如果实现从s 窃取数据，第一个断言将失败，并且 C++0x 措辞本质上禁止写入时复制。

其次，这不一定是优化：您必须在 std::string 中添加额外的内务处理以处理它是较大字符串的子字符串的情况，这意味着在那里时要保留大块不再是引用大字符串的任何字符串，只是它的一些子字符串。

【讨论】：

这不是真的，因为::std::move 基本上是在说“请从源头窃取数据，这很好！”。
std::move 将其强制转换为右值，但标准仍指定该右值允许的内容。由于substr 的唯一指定重载是const，因此它无法修改该值。如果实现提供了一个重载，这是可以检测到的。
请注意，这与s2=std::move(s) 完全不同，因为operator= 的重载需要一个右值引用，所以你不能依赖s 之后的状态---你可以检测实现之间的差异，但您不知道会发生什么。
@Anthony，n3225 说“如果函数参数绑定到右值引用参数，则实现可能会假定此参数是对此参数的唯一引用。”。这是否不适用于重载解析添加的成员函数的隐式对象参数？当我们说std::move(s).substr(...)，然后仍然使用s 时，在我看来我们会违反这个假设。
是的，但是std::move(s).substr(..) 不会将任何内容绑定到右值引用参数。 std::move 接受一个左值引用并创建一个右值引用。 substr 是 const 成员函数，因此隐式对象参数是 const 左值引用。正如我已经说过的，这与s2=std::move(s) 完全不同，其中s 绑定到operator= 的右值引用参数。

【解决方案3】：

有一些字符串类实现了写时复制。但我不建议在您的项目中添加另一种字符串类型，除非真的有正当理由。

查看Memory-efficient C++ strings (interning, ropes, copy-on-write, etc)中的讨论

【讨论】：