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C++面試八股文之std::string實(shí)現(xiàn)方法

更新時(shí)間：2023年06月19日 08:41:57 作者：二進(jìn)制架構(gòu)

這篇文章主要介紹了C++面試八股文：std::string是如何實(shí)現(xiàn)的,本文給大家介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

某日二師兄參加X(jué)XX科技公司的C++工程師開發(fā)崗位第18面：

面試官：std::string用過(guò)吧？

二師兄：當(dāng)然用過(guò)（廢話，C++程序員就沒(méi)有沒(méi)用過(guò)std::string的）。

面試官：std::string("hello")+"world"、"hello"+std::string("world")和std::string("hello")+std::string("world")的結(jié)果是什么？為什么？

二師兄：前者和后者的結(jié)果都是std::string的對(duì)象，內(nèi)容是“helloworld\0”，而中間的這個(gè)表達(dá)式無(wú)法通過(guò)編譯。原因是std::string重載了operator+(const char*)和operator+(const std::string&)，但是const char* 卻沒(méi)有重載operator+運(yùn)算符。

面試官：std::string 有兩個(gè)API，resize和reserve，你知道它們之間的區(qū)別嗎？

二師兄：resize對(duì)應(yīng)的是size，resize可以改變字符串的大小。reserve對(duì)應(yīng)的是capacity，reserve只能改變capacity的大小。

二師兄：當(dāng)resize傳入的參數(shù)小于字符串的szie時(shí)，多余的字符串會(huì)被截取。當(dāng)reserve傳入的參數(shù)小于capacity時(shí)，reserve什么也不會(huì)做。

二師兄：當(dāng)resize傳入的參數(shù)大于字符串的szie時(shí)，增加的字符串會(huì)被默認(rèn)初始化。當(dāng)reserve傳入的參數(shù)大于capacity時(shí)，capacity會(huì)被擴(kuò)容。

面試官：好的?？梢酝ㄟ^(guò)下標(biāo)訪問(wèn)std::string實(shí)例的內(nèi)容嗎？

二師兄：可以的，std::string重載了下標(biāo)運(yùn)算符，可以像數(shù)組一樣通過(guò)下標(biāo)運(yùn)算取出某個(gè)字符。

面試官：你知道std::string的at成員方法嗎？

二師兄：嗯，和下標(biāo)運(yùn)算功能相似，不過(guò)不用擔(dān)心越界問(wèn)題?？梢园踩脑L問(wèn)字符串中的字符。

面試官：既然有at方法了，為什么還要重載下標(biāo)運(yùn)算符呢？

二師兄：主要是因?yàn)樾阅苌系目剂俊?code>at雖然保證了不會(huì)超出字符串范圍（超出范圍拋出異常），但是性能低于下標(biāo)操作。這就是有舍有得。為了安全使用at，為了性能使用下標(biāo)操作。C++給了你多個(gè)選擇，如何選擇看你的需求。

面試官：那你知道std::string是如何實(shí)現(xiàn)的嗎？

二師兄：在string內(nèi)部維護(hù)一個(gè)指針，這個(gè)指針指向真正的字符串的位置。

面試官：能簡(jiǎn)單的寫一下實(shí)現(xiàn)代碼嗎？

二師兄：好的。

class string
{
public: 
    string():size_(0),data_(nullptr){}
    explicit string(const char* c)
    {
        size_ = strlen(c);
        data_ = (char*)malloc(size_+1);
        memset(data_,0,size_+1);
        memcpy(data_,c,size_);
    }
    size_t size() const {return size_;}
	const char* c_str() const {return data_;}
private:
    size_t size_;
    char* data_;
};

二師兄：在實(shí)現(xiàn)append或者+=的時(shí)候，需要把當(dāng)前字符的長(zhǎng)度加上append的內(nèi)容的長(zhǎng)度，以此長(zhǎng)度申請(qǐng)一塊新內(nèi)存，然后把當(dāng)前字符串的內(nèi)存和append 的內(nèi)容考入新申請(qǐng)的內(nèi)存中。free掉之前data_指向的內(nèi)存，然后把data_指針指向新申請(qǐng)的內(nèi)存。

面試官：好的。這樣的實(shí)現(xiàn)有一些弊端。如果頻繁的對(duì)一個(gè)std::string對(duì)象append內(nèi)容，會(huì)發(fā)生什么？

二師兄：是的，因?yàn)轭l繁的malloc和free，會(huì)有性能問(wèn)題。因所以編譯器在實(shí)現(xiàn)std::string的時(shí)候一般會(huì)預(yù)先申請(qǐng)一塊大的內(nèi)存，這塊內(nèi)存的長(zhǎng)度是capacity，當(dāng)添加的字符串的長(zhǎng)度加上當(dāng)前的字符串長(zhǎng)度小于capacity時(shí)，直接添加到當(dāng)前的塊上即可。

面試官：好的。針對(duì)字符串比較少的情況，一般編譯器會(huì)做一些優(yōu)化，你知道如何優(yōu)化的嗎？

二師兄：這個(gè)好像在哪看過(guò)，不記得額。。。

面試官：好的，今天的面試結(jié)束了，請(qǐng)回去等通知吧。

今天二師兄的表現(xiàn)不錯(cuò)，除了最后一個(gè)問(wèn)題，基本上都答上來(lái)了。讓我們來(lái)看下這個(gè)問(wèn)題：

針對(duì)字符串比較少的情況，一般編譯器會(huì)做一些優(yōu)化，你知道如何優(yōu)化的嗎？

我們可以看看GCC中std::string的實(shí)現(xiàn)：

 typedef basic_string<char>    string;

_Alloc_hider	_M_dataplus;
size_type		_M_string_length;
enum { _S_local_capacity = 15 / sizeof(_CharT) };
union
{
    _CharT           _M_local_buf[_S_local_capacity + 1];
    size_type        _M_allocated_capacity;
};

這里的_CharT就是char，所以_S_local_capacity等于15。當(dāng)字符串的長(zhǎng)度小于等于15時(shí)，直接存在_M_local_buf中，而不需要在堆中申請(qǐng)內(nèi)存。當(dāng)字符串長(zhǎng)度大于15時(shí)，在內(nèi)存中申請(qǐng)一塊內(nèi)存，這塊內(nèi)存的起始地址保存在_M_dataplus中，這塊內(nèi)存的容量保存在_M_allocated_capacity 中，而字符串的真實(shí)長(zhǎng)度保存在_M_string_length中。當(dāng)向字符串中添加字符時(shí)，如果添加字符的長(zhǎng)度大于 _M_allocated_capacity - _M_string_length，則需要resize，否則直接追加到_M_dataplus保存的內(nèi)存塊中即可。

好了，今天的面試到這里就結(jié)束了。

到此這篇關(guān)于C++面試八股文之std::string實(shí)現(xiàn)方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++實(shí)現(xiàn)std::string內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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