c++ - std::string 各种长度的内存分配

Question

#include <iostream>

#include <string>

static uint32_t s_AllocCount = 0;

// Overload of new operator.
void* operator new(size_t size) {

    s_AllocCount++;
    std::cout << "Allocating " << size << " bytes\n";

    return malloc(size);
}

void PrintName(const std::string& name) {

    std::cout << name << " - " << name.length() << " characters." << std::endl;
}

int main() {

    std::string name = "123456789012345";
    PrintName(name);

    std::cout << s_AllocCount << " allocations" << std::endl;
    std::cin.get();
}

上面的代码是 How to make your STRINGS FASTER in C++! 中的一个稍微修改过的版本。

我对这个程序在 x86 调试中编译的 Visual Studio 2019 中的各种输出感到困惑。

当std::string name = "123456789012345";结果如下:

我知道为指针地址分配了 8 个字节。我不明白的是这个字符串中有 15 个字节。指针地址不是指向一个 8 字节的内存块，即可以容纳 8 个字符的内存块吗？

当std::string name = "1234567890123456";时，即加长1个字符为16，结果为:

现在，额外分配了 32 字节的内存，显然足以容纳 16 个字符。

我的理解是否正确:

1. 在第一种情况下，只有 8 个字节的堆内存被分配用于存储字符串的指针地址，并且字符串的 15 个字符被存储在堆栈上？

2. 在第二种情况下，正在分配40字节的堆内存，并且两者字符串的指针地址和字符串字符都存储在堆上?

这个问题是由引用视频的作者关于在 OpenGL 中使用 std::string 提出的。具体来说，他建议在 OpenGL 中随意使用 std::string 可以大大减慢动态场景变化。现在，我正试图更好地了解分配了多少内存以及在何处分配，这样至少我知道什么时候它可能会减慢程序速度。

因为我稍微修改了这个程序，也许代码没有按照我的想法去做，也就是说，我犯了一个编程错误。如果是这样，我将不胜感激所发现的错误。

Answer 1

我不知道分配这 8 个字节的目的是什么，但假设是典型的 std::string 实现，则不需要任何动态分配。字符串实现实现“小字符串优化”:

想法是将字符串对象视为标记 union ，将指向动态字符串的指针集作为一个成员，将大小相等的字符数组作为另一个成员。只要字符串适合 sizeof(std::string)，它就存储在该数组成员中；否则动态分配字符串，并存储指针。

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1. That in the first case only 8 bytes of heap memory are being allocated for storing the string's pointer address and that the 15 characters of the string are stored on the stack?

这 8 个字节可能与字符串没有直接关系。我没有看到动态存储“字符串的指针地址”的理由。指针的地址存储在哪里，会实现什么？相反，分配可能与某些调试功能有关。

将 15 个字符存储在堆栈中可能是准确的。