C++ std::string 堆内存分配的保证？答案

【问题标题】：Guarantees on C++ std::string heap memory allocation?C++ std::string 堆内存分配的保证？
【发布时间】：2021-11-06 16:34:08
【问题描述】：

我的主要目标是避免动态内存分配。

例如，我可以确定哪些 std::string 方法将/不会分配新的堆内存吗？

有没有办法禁止 std::string 实例进行新分配？

有标准的定长字符串类吗？

【问题讨论】：

不，你不能确定。不，没有办法禁止它（好吧，除非你创建自己的分配器类，它实际上不分配任何东西）。不，没有标准的固定长度字符串类，但是自己制作一个很容易，也许包装std::array？
不，即使内部进行了小字符串优化，也没有任何保证。 std::string 是 std::basic_string 容器的别名。这个容器有分配器。您可以使用自制分配器定义自己的别名，该分配器不使用 malloc/new 分配堆内存，即从主函数或线程例程顶部声明的某个堆栈数组中获取内存。无论如何，它适用于一些琐碎的流程，更简单的程序需要 C++ 中的堆。
IMO 唯一可以保证（按标准？）的是空字符串（即"\0"）不会分配，这本身非常有用。对短字符串优化的任何其他声明或依赖确实只是一个很好的细节，但它不是基本的。

标签： c++ memory-management dynamic-memory-allocation stdstring

【解决方案1】：

有没有办法禁止 std::string 实例进行新分配？

不，但是我们可以使用std::pmr::string，因为 c++17 （如果保证字符串足够小：说短于 16 字节，我们可能会受益从最近版本 STLS 中的 std::string 的短字符串优化中，内存分配不会发生，但它是一个黑盒）

constexpr size_t kMaxLen = 256;
char buffer[kMaxLen] = {};
std::pmr::monotonic_buffer_resource pool{std::data(buffer),std::size(buffer)};
std::pmr::string vec{&pool};

// assert that we don't have a string with a length larger than kMaxLen - 1, or we will trigger heap memory allocations

有标准的定长字符串类吗？

不，但我们可以选择非标准库作为替代方案：

【讨论】：

【解决方案2】：

例如，我可以确定哪些 std::string 方法将/不会分配新的堆内存吗？

不，标准不保证不分配。

但是，您可以为std::basic_string 提供用户定义的分配器。如果您在自定义分配器中不使用动态分配，则不会有动态分配。

有标准的定长字符串类吗？

没有。

【讨论】：

是的。我也想过这个。可能是最好（唯一）的方式。
没有标准保证不会发生分配的成员函数吗？例如。索引现有字符串不应重新分配。调整到更小的尺寸怎么样？还保证附加字符只需要记录 n 次重新分配；从那以后，大多数时候，附加一个不会重新分配（即使没有任何保证只是 which 附加会触发一个），等等。
@Peter-ReinstateMonica 从技术上讲，不能保证默认构造函数不会分配，所以如果你按保证去做，那么你从一开始就被卡住了。