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StringView.md

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Klasse std::string_view

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Quellcode

Inhalt

Allgemeines

Eine Instanz von std::string_view ist eine Sicht auf eine Zeichenkette, die nicht verändert werden kann. Man kann die Klasse std::string_view als eine Schnittstelle für die Kasse std::string ansehen, die nur alle lesenden Methoden enthält. Als Parameter verhält sich damit der std::string_view-Datentyp weitestgehend wie eine konstante String-Referenz (const std::string&).

Der Zweck der beiden Alternativen (std::string_view versus const std::string&) besteht darin, in einer Methode auf eine Zeichenkette lesend zuzugreifen, ohne diese zu kopieren. Es geht also um das Optimieren von Speicherplatz und Rechenleistung. Und darin ist std::string_view noch besser als const std::string&.

Zum Beispiel, weil eine std::string_view-Instanz auch ohne Overhead aus einem klassischen C-String (const char*) konstruiert werden kann. Das geht mit const std::string& nicht. Zum anderen ist es auch möglich, einen Teilstring ohne zusätzliche Speicherplatzanforderung als std::string_view an eine Funktion zu übergeben.

Ist ein Parametertyp std::string_view besser als const std::string&?

Diese Frage kann man durchaus mit „Ja” beantworten:

  • Der Typ const std::string& setzt voraus, dass die Daten in einem std::string vorliegen und eben nicht in einem einfachen C-Array (also const char*). Mit der Klasse std::string müssen die Daten auf dem Heap (Halde) vorhanden sein, bei konstanten C-Zeichenketten muss dies nicht der Fall sein.

  • Einige der typischen Zeichenkettenoperationen, zum Beispiel substr, lassen sich mit der Klasse std::string_view erheblich performanter als mit der std::string-Klasse umsetzen:

    • Die Methode substr der std::string-Klasse liefert ein Teilzeichenkettenobjekt zurück, das aus dem Originalobjekt extrahiert wird und folglich in einer Kopie auf dem Heap anzulegen ist.
    • Die beiden Methoden remove_prefix und remove_suffix modifizieren ein vorhandenes std::string_view-Objekt (Modifikation der Anfangsadresse der Zeichenkette um einen bestimmten Offset). Dies ist eine sehr schnelle Operation, und es wird weder eine Kopie für das Ergebnis noch wird die Freispeicherverwaltung des Programms aktiviert, um ein Objekt auf der Halde zu erzeugen.

In den folgenden beiden Abbildungen betrachten wir die Arbeitsweise der substr-Methode in Bezug auf die beiden Klassen std::string und std::string_view:

Abbildung 1: Arbeitsweise der substr-Methode von Klasse std::string.

Abbildung 2: Arbeitsweise der substr-Methode von Klasse std::string_view.

Einige Beispiele

Wir betrachten dazu einige Code-Snippets:

Beispiel:

01: void test()
02: {
03:     std::string_view sv{ "AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA" };  // Konstante Zeichenkette
04: 
05:     std::string s{ "AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA" };        //  Heap
06: 
07:     // sv[0] = '?';   // error
08:     char ch{ sv[0] };
09: }

Beispiel:

01: void test()
02: {
03:     std::string s{ "AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA" };
04: 
05:     std::string_view sv{ s };
06: 
07:     std::println("{}", sv);
08: 
09:     s += "BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB";        // Caution: the content of s is reallocated !
10: 
11:     std::println("{}", sv);
12: }

Hinweis: Wenn Sie von nun an eine Funktion schreiben, die eine Zeichenfolge benötigt, denken Sie an std::string_view als Parametertyp. Es ist nicht erforderlich, eine std::string_view-Referenz zu verwenden! Ein std::string_view-Objekt ist sehr „billig” zu kopieren, daher ist es vollkommen in Ordnung, es als Wert zu übergeben. Grundsätzlich enthält eine std::string_view-Instanz nur einen Zeiger auf eine Zeichenfolge und deren Länge.

template <class _Elem, class _Traits>
class basic_string_view { // wrapper for any kind of contiguous character buffer
public:
    constexpr basic_string_view() noexcept : _Mydata(), _Mysize(0) {}
    ...

    const_pointer _Mydata;
    size_type _Mysize;
};

Ein std::string_view-Parameter akzeptiert jede Art von Zeichenfolge, z.B. ein klassisches C++-std::string-Objekt, eine const char* Zeichenfolge im C-Stil oder ein Zeichenkettenliteral, alles ohne Kopieren!

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