测试 libstdc++ 的版本是否使用符合 C++11 的 std::string

Question

我正在编写一些 C++11 代码，这些代码对 std::string 的性质进行了假设，这些假设是有效的，但代表了 C++11 中已更改的行为。在早期，libstdc++ 的basic_string 实现符合 98/03 要求，但不符合更严格的 C++11 要求。

据我了解，libstdc++ 已经解决了 basic_string 周围的问题。问题是人们使用的许多版本的库都没有实现这个修复。而且我的代码可能会以许多令人不快的方式默默地失败。

如果用户尝试针对那些不符合标准的 libstdc++ 版本编译我的库，我希望触发static_assert。如何检测版本，同样重要的是，我应该寻找哪个版本？

Answer 1

在 GCC 5 (Runtime Library Section of the changelog) 中引入了新的符合 C++11 的 std::string 和新的（双）ABI。

宏 _GLIBCXX_USE_CXX11_ABI 决定是使用旧 ABI 还是新 ABI，所以只需检查它：

#if _GLIBCXX_USE_CXX11_ABI

当然，这仅适用于 libstdc++。

Answer 2

#include <string>

static_assert(sizeof(std::string) != sizeof(void*), "using ref-counted string");

int
main()
{
}

演示：http://melpon.org/wandbox/permlink/P8LB79Cy6ASZlKuV

此测试利用std::string 的所有已知 std::lib 实现的内部工作原理，尤其是 gcc 的实现。

gcc 的引用计数string 由一个指向动态分配结构的指针组成，该结构保存字符串的大小、容量、引用计数和数据。 Scott Meyers 对 Effective STL 中的字符串实现做了一个很好的总结，在 2001 年的时间框架内是准确的。我相信（我可能弄错了）那本书第 15 项中的“实现 C”是 gcc 的 std::string。

对于短字符串实现（C++11 几乎强制要求），string 不能再由堆栈上的单个指针组成。 Scott 的实现 D 是我们第一次看到那个时代的短字符串实现。这是 VS/Dinkumware string。 sizeof(string) 本身将包含一些数据缓冲区来保存没有分配的字符串数据。

人们可以通过这个简短的程序了解不同的实现正在做什么：

#include <iostream>
#include <string>

int
main()
{
    std::string s;
    std::cout << "word size is           " << sizeof(void*)/sizeof(char) << '\n';
    std::cout << "sizeof string is       " << sizeof(s) << '\n';
    std::cout << "short string buffer is " << s.capacity() << '\n';
}

这会打印出字长，通常为 4 或 8（32 位 / 64 位），因为至少有一个实现 (libc++) 在此硬件功能上更改了其特性。然后它打印出sizeof(string)，它将是字长的倍数，然后是空的string 的capacity()，如果它存在，它将是短字符串缓冲区的大小。

这是一个有些不完整的调查：

gcc/libstdc++ 4.8

word size is           8
sizeof string is       8
short string buffer is 0

---

gcc/libstdc++ 5.2

word size is           8
sizeof string is       32
short string buffer is 15

---

clang/libc++ -arch i386 OS X

word size is           4
sizeof string is       12
short string buffer is 10

---

clang/libc++ -arch x86_64 OS X

word size is           8
sizeof string is       24
short string buffer is 22

---

VS-2015

word size is           4
sizeof string is       24
short string buffer is 15

在这次调查中，只有 gcc/libstdc++ 4.8 显然没有使用短字符串优化。只有 gcc/libstdc++ 4.8 有sizeof(string) == 1 word。这实际上是本次调查中唯一使用引用计数的实现。

总而言之，这个针对 libstdc++ 的std::string 的测试是不可移植的。但根据规范，它不一定是。我们可以利用已知的 gcc 在这一领域的发展历史。规范（问题）说它只需要在 gcc 的 libstdc++ 上工作。