80.如何让C++字符串更快

字符串实际上是字符数组，所以对于string的主要问题，可能就是字符串格式化以及字符串的操作，这是因为它们都要分配内存

🍅概述问题

之前说过内存分配在堆和栈上的区别和建议：能分配在栈上就别分配到堆上，因为把内存分配到堆上会降低程序的速度。

然而，std::string和它的很多函数都喜欢分配在堆上，这实际上并不理想

#include <string>
#include <iostream>

void PrintName(const std::string& name) {
    std::cout << name << "\n";
}

int main() {
    std::string name = "Cherno";
    PrintName(name);
    return 0;
}

而就像上面的这么简单的程序，系统便为我们分配了八个字节的内存，堆分配了一次

而我们堆分配发生的地方，就是在创建字符串的地方std::string name = "CHerno";

而即使是最简单的

PrintName("Cherno");

在调用这个函数时，其构造函数依旧会分配其内存

然而这个例子还不够猛，还要再来点东西

#include <string>
#include <iostream>

void PrintName(const std::string& name) {
    std::cout << name << "\n";
}

int main() {
    std::string name = "Cherno";//1
    
    //加了俩substr切割字符串
    std::string firstName = name.substr(0, 3);//2
    std::string lastName = name.substr(3, 3);//3
    
    PrintName(name);
    return 0;
}

而在上面的例子中，程序分配了三次8字节的内存，每一次都分配到堆上

而做了这么点事情就有三次了，便可以想象这种事可能会在你的程序里经常发生了，相当损害速度

而如何解决呢？

🍅解决方案

在使用substr时，这个函数会自己处理完原字符串后创建出一个全新的字符串，它可以变换并有自己的内存

但是我们真正要想的是那个字符串的视图（意思是我只想看看原字符串剪完以后是什么样子的，不想再利用剪完后的全新的串）

💡💡💡而这就是`string_view`发挥作用的地方了

std::string_view是C++17中的一个新类（但是还是可以用别的原始的方法去实现这个做法）

它的本质上，只是一个指向现有内存的指针，换句话说，就是一个const char指针，指向其他人拥有的现有字符串，再加上一个大小size

我可以有一个指向第一个字符的指针，然后大小是3，而这就是我的子字符串。
我可以有一个指针，指向那个字符串的开头加上四个字节，把我带到子字符串的开头

换句话说，我在创建一个窗口，一个进入现有内存的小视图，而不是分配一个新的字符串，不是用substr()创建一个新的字符串

意思便是在观察一个已有的字符串

做这种事其实很简单，所以早在C++17之前，人们就在做这样的事情，这实际上是很常见的。观察已有字符串是没有内存分配的，按值传递字符串视图是非常轻量级的。

所以重写上面的程序

#include <string>
#include <iostream>

//在传递字符串的时候，不需要通过引用或类似的方式传递
//直接string_view
void PrintName(std::string_view name) {
    std::cout << name << "\n";
}

int main() {
    std::string name = "Cherno";
    
    /*
    std::string firstName = name.substr(0, 3);
    std::string lastName = name.substr(3, 3);
    */
    
    //这里可以用构造函数来指定子字符串，而这里也的确这样用了，通过name.c_str()
    //name.c_str()，意思是：属于字符串name的const char* 类型
    //作用就是得到了C语言风格的字符串，仅仅一个指针
    std::string_view firstName(name.c_str(), 0);
    std::string_view lastName(name.c_str() + 3, 3);	//可以不用从开头开始，可以直接从name.c_str()上加数字
    
    PrintName(name);
    return 0;
}

利用string_view去观察子字符串，去分配函数形参之后，测试出来的内存分配结果是：我们只是从这个原始字符串中得到仅仅一次堆上的分配

这很好了，但还可以更好，可以完全不需要分配内存！

做到这一点，则需要完全不使用std::string

#include <string>
#include <iostream>

void PrintName(std::string_view name) {
    std::cout << name << "\n";
}

int main() {
    //不用标准库里的std::string，而是用const char*
    const char* name = "Cherno";
    
    //这里就不需要专门针对std::string的c_str()了，就直接上数字便可
    //因为name这里代表的是指向字符串第一个字符的指针
    std::string_view firstName(name, 0);
    std::string_view lastName(name + 3, 3);	
    
    PrintName(name);
    return 0;
}