C++17新特性之std::string_view

std::string_view系C++17标准发布后新增的内容，类成员变量包含两个部分：字符串指针和字符串长度，相比std::string, std::string_view涵盖了std::string的所有只读接口。如果生成的std::string无需进行修改操作，可以把std::string转换为std::string_view，std::string_view记录了对应的字符串指针和偏移位置，无需管理内存，相对std::string拥有一份字符串拷贝，如字符串查找和拷贝，效率更高。

废话不多说，上测试代码：

#include "stdafx.h"
#include 
#include 
#include 
#include 

class TimerWrapper
{
private:
	std::string str_type_;
	std::chrono::high_resolution_clock::time_point start_time_;
public:
	TimerWrapper(const std::string& str_type) : str_type_(str_type)
	{
		start_time_ = std::chrono::high_resolution_clock::now();
	}

	~TimerWrapper()
	{
		TimeCost();
	}

	void TimeCost()
	{
		auto ms = std::chrono::duration_cast(std::chrono::high_resolution_clock::now() - start_time_);
		std::cout << str_type_ << ", costtime: " << ms << std::endl;
	}
};

void TestString(const std::string& str)
{
	std::cout << "string: " << str << std::endl;

	for (int i = 0; i < 1000000; i++)
	{
		std::string sub_str = str.substr(5, 10);
	}
}

void TestStringView(const std::string_view& str_view)
{
	std::cout << "str_view: " << str_view << std::endl;

	for (int i = 0; i < 1000000; i++)
	{
		std::string_view sub_str_view = str_view.substr(5, 10);
	}
}

std::string_view PrintStringView() 
{
	std::string s = "How are you..";

	std::string_view str_view = s;
	return str_view;
}

int main()
{
	std::string str = "abcdefghijklmnopqrtstuvwxyz";

	{
		TimerWrapper timer_wrapper("string");
		TestString(str);
	}

	{
		TimerWrapper timer_wrapper("stringview");
		std::string_view str_view = str;
		TestStringView(str_view);
	}

	std::string_view str_view_str = "testing string_view related..";
	std::string_view str_view_sub_str = str_view_str.substr(5, 10);
	std::cout << "str_view_sub_str: " << str_view_sub_str << "size: " << str_view_sub_str.size() << std::endl;
	std::cout << "str_view_str : " << str_view_str.data() << "size: " << str_view_str.size() << std::endl;

	//std::string strview2strerr = str_view_str;	//报错，不能直接转换

	std::string strview2str = static_cast(str_view_str);
	std::cout << "strview2str: " << strview2str << std::endl;

	std::cout << "PrintLocalStringView: " << PrintStringView() << std::endl;
}

先看看执行结果：

分析下代码，我们做的第一个比较是std::string和std::string_view性能：

void TestString(const std::string& str)
{
	std::cout << "string: " << str << std::endl;

	for (int i = 0; i < 1000000; i++)
	{
		std::string sub_str = str.substr(5, 10);
	}
}

void TestStringView(const std::string_view& str_view)
{
	std::cout << "str_view: " << str_view << std::endl;

	for (int i = 0; i < 1000000; i++)
	{
		std::string_view sub_str_view = str_view.substr(5, 10);
	}
}

为方便数据比较，我们以执行1000000次为例，std::string因为操作过程中，会重新分配内存，生成一个对应的std::string副本，用时1065ms，std::string_view不持有字符串拷贝，与源字符串共享内存空间，其他是视图，避免了std::string频繁的字符串分配和拷贝操作，只用了85ms，效率显而易见。

第二个测试，我们看看string_view的substr操作：

std::string_view str_view_str = "testing string_view related..";
std::string_view str_view_sub_str = str_view_str.substr(5, 10);
std::cout << "str_view_sub_str: " << str_view_sub_str << "size: " << str_view_sub_str.size() << std::endl;
std::cout << "str_view_str : " << str_view_str.data() << "size: " << str_view_str.size() << std::endl;

截取后的字符串和size都是没问题的，这个很容易理解，但是，当我们调用str_view_str.data()时，打印出来的是全字符串。这个是因为str_view_str还是指向的str_view_str，调用str_view_str.data()时，直至遇到结束符\0打印才结束，所以输出的是整个源字符串。

此外，std::string的substr是线性复杂度，依赖于字符串长度, std::string_view的substr是常数复杂度，不依赖于字符串长度，std::string_view的substr的性能优于std::string的substr.

第三个问题，std::string和std::string_view转换问题，调用 string_view构造器可将std::string转换为string_view对象。std::string可隐式转换为 std::string_view，正确的转换可参考下图：

//std::string strview2strerr = str_view_str;  //报错，不能直接转换

std::string strview2str = static_cast(str_view_str);
std::cout << "strview2str: " << strview2str << std::endl;

第四个烫烫烫的问题：

std::cout << "PrintLocalStringView: " << PrintStringView() << std::endl;

由于std::string_view并不持有字符串的内存，所以它的生命周期一定要比源字符串的生命周期长，源字符串被消毁，行为未定义。