c++ - C++14如何提高 "str1 + str2 + str3 + ..."的效率？

Question

std::string Concatenate(const std::string& s1,
                        const std::string& s2,
                        const std::string& s3,
                        const std::string& s4,
                        const std::string& s5)
{
    return s1 + s2 + s3 + s4 + s5;
}

默认情况下，return s1 + s2 + s3 + s4 + s5; 可能等同于以下代码:

auto t1 = s1 + s2; // Allocation 1
auto t2 = t1 + s3; // Allocation 2
auto t3 = t2 + s4; // Allocation 3

return t3 + s5; // Allocation 4

有没有一种优雅的方法可以将分配次数减少到 1 次？我的意思是保持 return s1 + s2 + s3 + s4 + s5; 不变，但效率会自动提高。如果可能的话，也可以避免程序员误用std::string::operator +。

ref-qualifier 成员函数有帮助吗？

Answer 1

问题的前提是:

s1 + s2 + s3 + s4 + s5 + ... + sn

将要求 n 个分配不正确。

相反，它将需要 O(Log(n)) 分配。第一个 s1 + s1 将生成一个临时文件。随后，临时(右值)将成为所有后续 + 操作的左参数。该标准规定，当 string + 的 lhs 是右值时，实现只需附加到该临时值并将其移出:

operator+(basic_string<charT,traits,Allocator>&& lhs,
          const basic_string<charT,traits,Allocator>& rhs);

Returns: std::move(lhs.append(rhs))

该标准还规定字符串的容量将呈几何级数增长(1.5 到 2 之间的倍数很常见)。因此，在每次分配时，容量都会呈几何级数增长，并且该容量会沿着 + 操作链传播。更具体地说，原始代码:

s = s1 + s2 + s3 + s4 + s5 + ... + sn;

实际上等同于:

s = s1 + s2;
s += s3;
s += s4;
s += s5;
// ...
s += sn;

当几何容量增长与短串优化相结合时，“预留”正确容量的值(value)是有限的。只有当此类代码在您的性能测试中实际显示为热点时，我才会费心这样做。