[問題] std::string 的空間是否連續？

[littleshan (我要加入劍道社!)]

嗯，雖然用了「問題」當標題，但這篇其實是一整個自問自答，而且我相信很多
人早就知道答案了。


想像一下，如果我們要把某個文字檔的內容直接讀進某個 C++ string 中，大概
會用如下的方法：

string ReadFile(const char* filename)
{
    ifstream fin(filename, ios::binary);
    fin.seekg(0, ios::end);
    size_t len = fin.tellg(); // get the file size
    fin.seekg(0, ios::beg);
    vector<char> buf(len);    // allocate a buffer for fin.read()
    fin.read(&buf[0], len);
    return string(&buf[0], len);
}

因為 vector 保證它的儲存空間是連續的，所以我們可以用 vector 來當作
fin.read 的 buffer。不過這樣勢必要多一次額外的資料複製。我們能不能
改成這樣呢：

string ReadFile(const char* filename)
{
    ifstream fin(filename, ios::binary);
    fin.seekg(0, ios::end);
    size_t len = fin.tellg(); // get the file size
    fin.seekg(0, ios::beg);
    string buf(len, 0);       // allocate a buffer for fin.read()
    fin.read(&buf[0], len);
    return buf;
}

直接拿 string 的內部空間來接收 fin.read 的資料。而這樣做是否可行，取決
於 string 內部是否使用連續的空間來儲存字串。

根據一陣子的 google 之後，結論是這樣的：

 1. C++ 標準是沒有很明確地說 std::string 的空間必須連續，但你很難實作出
    一個符合標準卻又不使用連續空間的 std::string。事實上目前所有的實作
    都使用連續空間。

 2. 未來的 C++0x 標準會明確要求 std::string 的儲存空間必須連續。

 3. 事實上在舊的 C++98 標準中也沒有嚴格規定 std::vector 使用連續的儲存
    空間，不過發生的問題就如同 std::string  一樣：很難實作出空間不連續
    卻又符合標準的 std::vector、既存的實作品都使用連續空間、不使用連續
    空間會讓 client code 用起來很不方便等等。最後到了 C++03 就明確要求
    std::vector 須要使用連續儲存空間了。

參考連結：

 * Is std::string’s storage contiguous?
   http://ppt.cc/n0RP

 * Cringe not: Vectors are guaranteed to be contiguous
   http://ppt.cc/,0Py

 * C++ Standard Library Defect Report: 530. Must elements of a string be
   contiguous?
   http://ppt.cc/UR_6


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※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) 
◆ From: 140.112.29.108
推 VictorTom:先推, 晚點再回來看XD
→ ykjiang:不是有 c_str 可用嗎？
→ littleshan:c_str 只能讀不能寫唷 *.<
推 ilovebbs:不過會有什麼影響啊?連不連續的問題?@@?
推 tomore:c_str不能寫嗎?我用過怎是可以寫不能讀
推 holymars:大概是你用到外星科技版的實作品了
→ holymars:c_str() 回傳型態是"const char*"
推 HudsonE:嗯, 如果不用連續空間來實作, 各種效益上都比較差
推 ilovebbs:喔喔..可以理解..Thx~
推 jacobcrab:為什麼不用 ostringstream 物件, 然後把 fin的資料 '<<'
→ jacobcrab:進去,最後直接回傳 ostrm.str() 就好了?這樣比較簡潔吧?
→ littleshan:遇到這問題通常都是為了包裝 C-API
→ littleshan:舊式的 C API 在回傳 string 時，往往會要求使用者傳入
→ littleshan:一塊 char* 的 buffer 以及這塊 buffer 的大小，然後
→ littleshan:該函式再把欲回傳的 string 填入這塊 buffer 中。
→ littleshan:本來想拿一段 OpenCL 的 code 當 sample，不過怕模糊
→ littleshan:焦點，就改成以讀檔當作 sample 了。
推 yoco315:sgi rope 不知道有沒有符合 std::string 的介面..
→ littleshan:std::string 規定 operator[](i) 要回傳 data()[i]
→ littleshan:而且 operator[](i) 要能夠回傳 non-const reference
→ littleshan:所以看來 rope 是不符合 std::string 的
推 pichubaby:這樣做之前有需要先resize(len)嗎? size()會不會有問題?
→ littleshan:string(len, 0) 會建構一份長度為 len，內容為0的字串