“&s[0]”是否指向 std::string 中的连续字符？

Question

我正在做一些维护工作，遇到了类似以下情况：

std::string s;
s.resize( strLength );  
// strLength is a size_t with the length of a C string in it. 

memcpy( &s[0], str, strLength );

我知道使用 &s[0] 如果它是 std::vector 是安全的，但这是对 std::string 的安全使用吗？

Answer 1

在 C++98/03 标准下，不保证 std::string 的分配是连续的，但 C++11 强制它是连续的。在实践中，我和Herb Sutter 都不知道不使用连续存储的实现。

请注意，&s[0] 始终保证符合 C++11 标准，即使在长度为 0 的字符串情况下也是如此。如果您使用str.begin() 或&*str.begin()，则无法保证，但对于&s[0]，标准将operator[] 定义为：

返回：如果是pos < size()，则为*(begin() + pos)，否则是对T类型对象的引用，其值为charT()；引用的值不得修改

继续，data() 定义为：

返回： 一个指针p 使得p + i == &operator[](i) 对应[0,size()] 中的每个i。

（注意范围两端的方括号）

---

注意：预标准化 C++0x 不保证 &s[0] 可以使用零长度字符串（实际上，这是明确未定义的行为），并且解释了此答案的旧版本这;这已在后来的标准草案中得到修复，因此答案已相应更新。

Answer 2

从技术上讲，不需要，因为 std::string 不需要将其内容连续存储在内存中。

然而，在几乎所有的实现中（我知道的每一个实现），内容都是连续存储的，这会“工作”。

Answer 3

使用安全。我认为大多数答案曾经是正确的，但标准发生了变化。引用 C++11 标准，basic_string 一般要求 [string.require]，21.4.1.5，说：

basic_string 对象中的类字符对象应连续存储。也就是说，对于任何 basic_string 对象 s，标识 &*(s.begin() + n) == &*s.begin() + n 应适用于 n 的所有值，例如 0

在此之前，它说所有迭代器都是随机访问迭代器。这两个位都支持您的问题的使用。 （此外，Stroustrup 显然在他的最新著作中使用了它；））

在 C++11 中完成此更改并非不可能。我似乎记得当时为向量添加了相同的保证，该版本还获得了非常有用的 data() 指针。

希望对您有所帮助。

Answer 4

读者应该注意，这个问题是在 2009 年提出的，当时 C++03 标准是当前的出版物。此答案基于该版本的标准，其中std::strings 不保证使用连续存储。由于这个问题不是在特定平台（如 gcc）的上下文中提出的，因此我对 OP 的平台不做任何假设——特别是，它是否使用了string 的连续存储。

合法吗？也许，也许不是。安全的？可能，但也可能不是。好代码？好吧，我们不要去那里......

为什么不直接做：

std::string s = str;

...或：

std::string s(str);

...或：

std::string s;
std::copy( &str[0], &str[strLen], std::back_inserter(s));

...或：

std::string s;
s.assign( str, strLen );

?

Answer 5

这通常不安全，无论内部字符串序列是否连续存储在内存中。除了连续性之外，可能还有许多其他实现细节与std::string 对象如何存储受控序列有关。

一个真正的实际问题可能是以下。 std::string 的受控序列不需要存储为以零结尾的字符串。然而，在实践中，许多（大多数？）实现选择将内部缓冲区增大 1 并将序列存储为以零结尾的字符串，因为它简化了 c_str() 方法的实现：只需返回一个指向内部缓冲区的指针，然后你完成了。

您在问题中引用的代码不会将数据复制到内部缓冲区中以零终止。很可能它根本不知道这个std::string 的实现是否需要零终止。很可能它依赖于在调用resize 之后用零填充内部缓冲区，因此由实现分配给零终止符的额外字符方便地预设为零。所有这些都是一个实现细节，这意味着该技术依赖于一些相当脆弱的假设。

换句话说，在某些实现中，您可能不得不使用strcpy，而不是memcpy 来强制数据进入这样的受控序列。而在其他一些实现中，您必须使用memcpy 而不是strcpy。

Answer 6

代码可能有效，但更多的是靠运气而不是判断，它对实现做出了无法保证的假设。我建议确定代码的有效性是无关紧要的，而它是一个毫无意义的过度复杂化，很容易简化为：

std::string s( str ) ;

或者如果分配给现有的 std::string 对象，只需：

s = str ;

然后让std::string自己决定如何实现结果。如果您打算诉诸这种废话，那么您最好不要使用 std::string 并坚持使用，因为您正在重新引入与 C 字符串相关的所有危险。