c++ - C++-字符串复制任务

Question

在我仍未通过指针方法进行考试的一项准备工作中，我仍处于学习该语言的最开始（我只学习过Java）。

因此，任务是将string s复制多少次以及在何处进行复制。

我认为在t1中，由于指向地址的指针，字符串将被复制。我不确定。另外我也不知道字符串后面的&-符号是什么。

下面是代码：

#include <string>
using namespace std;
string t1(string z) { return z; }
string *t2(string &z) { return &z; }
string& t3(string *z) { return *z; }
string& t4(string& z) { return z; }
string t5(string &z) { return z; }

int main() {
  string s;
  t1(s);
  t2(s);
  t3(&s);
  t4(s);
  t5(s);
  return 0;
}

Answer 1

在开始讨论之前，让我们介绍一下大多数字符串类的一些特殊之处。字符串类通常被实现为一种指向字符串缓冲区的智能指针。这意味着：

std::string s1("testing");
std::string s2;

s2 = s1;

尽管s2是唯一的字符串类，但是在分配s2 = s1之后，它们之间仍然只有一个字符串缓冲区。该缓冲区不被复制，而是以一种只读方式共享。如果对s2中的字符串进行了更改，则此时将创建一个副本，以使两个字符串指向不同的缓冲区。

您的问题可能与缓冲区本身无关，而与操作这些缓冲区的字符串对象有关，但是在涉及复制性能的字符串（以及类似原因的std :: shared_ptr）的情况下，它与切线相关。复制std :: string类通常比复制基础缓冲区要少得多。

就是说，关于代码示例，还有一点值得我们解决，那就是对这些函数的返回值进行处理（部分原因是您询问了其中两个字符串后面的＆表示什么）。

重复并略有扩展：

#include <string>
using namespace std;
string t1(string z) { return z; }
string *t2(string &z) { return &z; }
string& t3(string *z) { return *z; }
string& t4(string& z) { return z; }
string t5(string &z) { return z; }

int main() {
  string s; string x; string *xp
  x  = t1(s);
  xp = t2(s);
  x  = t3(&s);
  x  = t4(s);
  x  = t5(s);
  return 0;
}

现在，暂时扩展函数t1很重要。有理论和有实际结果，在所有现代C ++编译器中都有所不同。在考试中，我希望您会回答纯理论，而忽略了此处使用的删节副本。考虑x = t1(s)，理论上s被复制为函数的参数，此时函数内的z是调用者s的副本。返回值是按值计算的，因此理论上会创建第二个副本以返回。然后，理论上，当分配了x时执行另一个副本。现在，如果您在调试器中进行跟踪，那也可能是您所看到的。但是，除最幼稚的编译器外，所有这些副本都将被删除，以使x将收到s的副本，就像编写了x = s一样（大多数编译器会检查该文字代码，意识到什么也没做，并且发出一个只返回就什么都不做的程序）。

现在，关于x = t2(s);参数是对字符串的引用（这些内容是从右向左解释的，因此即使大多数人说“字符串引用”，也请考虑对字符串的引用。这意味着该函数没有使用任何副本，是调用者的s。此函数返回该字符串的地址，一个指针，这意味着没有s的副本-最多可以说返回了该指针的副本，这与编写xp = &s;相同

在x = t3(&s)中，我们有一个奇怪的情况。该函数接受一个指针，该指针要求＆s使用s的地址来提供该指针，因此在函数调用时不会复制s。该函数返回对字符串的引用（从前到右，从前到右读取，尽管有些人可能会说一个字符串引用）。由于这是对指针的取消引用，因此结果只是通过其地址引用s，并且在返回中不进行任何复制。返回是参考，这一事实进一步证明了这一点。引用被实现为指针。这是一种特殊的指针，但是在幕后，它是一个指针-不进行复制。但是，由于x是唯一的对象，因此在为其分配x时，会从该引用中分配一个副本。它解决与编写x = s;相同的问题

此功能支持的其他用例还需要单独考虑：

string xr( t3( &s ) );

在这种情况下，引用用于初始化xr（从t3返回的引用）。与string xr( s );相似。到目前为止，还没有任何启示。但是，请考虑将返回的字符串与t2和t1进行比较。

t1(s).length();
t2(s)->length();
t3(&s).length();

在这里，每个函数的返回用于调用字符串的成员。用t1进行的调用已将s复制到函数中，然后再次复制以返回临时字符串，然后将该临时字符串销毁（将调用析构函数），这是您在查询中并未真正解决的问题。

但是，使用t2和t3进行的调用实际上是使用s进行调用，而没有暗示任何副本。但是，在t2情况下，调用是通过指针进行的。 t2情况类似于（奇数）写入（＆s）-> length（），而t3情况与写入s.length（）相同。

T4与t3完全相同，只是调用方式不同，其含义与nullptr可能传递给t3的可能性（导致取消引用时崩溃）有关，t4不会发生这种情况。

T5与t4（和t3）的不同之处仅在于，由于按值返回而隐含了副本。返回的内容类似于t1，其操作方式类似于t1，并且与t1的不同之处仅在于，它暗示t5不会为函数主体创建用于操作的副本，而只是为返回创建副本。

假设您提供了示例代码，请在对t5的调用之后附加main：

string a, b;

// t1 is like having written:

a = s;
b = a;
x = b;

// t5 is like having written:

b = s;
x = b;

意思是，t1的第一个副本被删除，因为t5引用了值而不是值。

在现代C ++中，通常在理论上忽略t1或t4，t5之类的性能含义。我们更关心为什么使用引用而不是副本，因为使用引用的副作用是，对函数t5中的字符串所做的更改是对调用方的s进行的，而副本则隐含在t1和因此，呼叫者的不变。这是您问题的重要组成部分。

理论上总是会在副本中隐含副本的情况下制作副本，如上所述，但是实际上，由于优化，副本会被删除（避免）。例如，在t1的情况下，文字代码将所有隐含的副本都删除了-不会执行任何副本。但是，如果在t1的函数体内对z进行了更改，则情况会发生变化。如果对t1进行了更改，则编译器会意识到，除非进行复制，否则更改z的副作用将更改s，这意味着将创建t1的按值传递参数所隐含的一个副本，以避免这种副作用，但仍然忽略按值返回所隐含的副本。