常量字符串的 std::string_view 复杂度答案

【问题标题】：std::string_view complexity for constant strings常量字符串的 std::string_view 复杂度
【发布时间】：2026-02-10 23:30:02
【问题描述】：

我正在开发包含大量静态字符串的库。为了稍微优化运行时，这应该从以空结尾的字符串（经典的 C 样式字符数组）更改为预先知道长度的结构，例如 std::string 或 std::string_view 或自定义指针+长度对。 std::string 众所周知且用途广泛，但如果 Small-String-Optimization 不适用，它的缺点是占用空间大（x64 上至少 32 位）加上 VM 开销（堆和运行时成本），这会影响我的大部分数据。 string_view 听起来是最好的选择，只要我可以确定数据是空终止的（尽管 string_view 本身没有这样的保证，但可以通过约定来减轻风险）。

仍然很重要的问题：现代编译器是否在不使用内部 strlen 的情况下预初始化 string_view，即具有恒定复杂性而不是 O^(n)？如果有，是否保留空终止符？

当然，我可以添加一些宏来初始化string_views，但这会很麻烦。比如：

#define foo(buf) foo, (sizeof(foo)-1)
const string_view svMyVar(foo("original C-string value"));

我希望编译器会为我简化。

【问题讨论】：

您的意思是写#define foo(buf) buf, (sizeof(buf)-1) 吗？
您也可以存储为char const str[] = "foobar";，让编译器确定数组的大小，您可以通过类型系统查询。这在理论上允许 ctor string_view(char(&)[N]) 保证在编译时计算字符串“长度”，但标准库中没有这样的 ctor。
除此之外，还有"foobar"sv 使用用户定义的文字，编译器再次知道字符串长度并将其传递给函数operator""(char const*, size_t)。最重要的是，您可以拥有constexpr string_view x = ...;，它应该由任何合理的优化编译器在编译时初始化。
你可以在这里玩一下：compiler-explorer.com/z/bc6s847Pr 正如预期的那样，constexpr 导致编译时字符串长度“计算”，即使没有优化，可变块范围 string_view 得到他们的字符串长度计算在编译时已在-O1 解决。使用 sv 用户定义的文字也可以在编译时解析长度而不进行优化。

标签： c++

【解决方案1】：

虽然std::string_view(const char*)构造函数具有线性复杂度，但它是constexpr构造函数并且字符串字面量是编译时常数，而优化器在实践中通常能够在编译时执行线性复杂度，使运行时常数。在不断评估的情况下，这是有保证的。

请注意，您建议的宏以及其他 answer 中建议的模板的行为与 std::string_view(const char*) 不同，因为字符串文字可能包含空终止符，并且构造函数仅延伸到第一个终止符，而宏则延伸整个字面意思。

如果与包含具有垃圾值的未初始化元素的非字符串文字数组一起使用，这尤其成问题：

const string_view svMyVar1("test\0test");
// svMyVar1.size() == 4

const string_view svMyVar2(foo("test\0test"));
// svMyVar2.size() == 9

char arr[32];
arr[0] = 'a';
arr[1] = '\0';
// arr now contains a null terminated "a" followed by 30 garbage chars
const string_view svMyVar3(foo(arr));
// svMyVar3.size() == 31, contains garbage

如果有，是否保留空终止符？

字符串视图不会修改它所引用的数组。如果引用的数组在引用的字符串之后包含一个空终止符，则空终止符保留在那里。如果没有空终止符，则不添加空终止符。

即使在视图边界之外存在空终止符，读取 svMyVar[svMyVar.size()] 仍然具有未定义的行为。

另一方面，如果您知道那里有一个空终止符（或任何其他字符），那么阅读 *(svMyVar.data() + svMyVar.size()) 就可以了。您不能依赖字符串视图的一般情况，但如果视图是从保证为空终止的字符串文字创建的，则可以依赖它。

不使用内部 strlen

编译器足够聪明，甚至可以在编译时计算 strlen("literal")。

从技术上讲，std::string_view 在内部使用 Traits::length，而不是 std::strlen。

【讨论】：

我知道在 null 终止符是 char 数组的一部分的情况下可能会出现不同的行为，但这肯定不是这里要关注的主题。我已经看到文档中某处提到的文字，但从未完全确定它们应该如何工作 - 我可以想象一个编译器会按摩数据以进行优化，剥离终止符，因此是我的问题。
@PasterOfMuppets 那么我对你的回答中最有用的部分是“保证为空终止的字符串文字”。

【解决方案2】：

不幸的是，std::string_view 没有构造函数采用 const char (&) [N]，而只有（与 const char* 相关）const char* 或 const char*, std::size_t size。前者要计算长度，后者是给定的。

你可能有函数而不是宏

template <std::size_t N>
std::string_view make_string_view(const char* (&s)[N]) { return {s, N - 1}; }

operator ""sv 甚至可能更简单（大小也是已知的/在编译时用于构造string_view）：

"hello world"sv

请注意，如果需要，您可以包含 \0：

"hello world\0"sv

【讨论】：