“&s[0]”是否是指向 std::string 中的连续字符？

Question

我正在做一些维护工作，并遇到了类似以下内容：

std::string s;
s.resize( strLength );  
// strLength is a size_t with the length of a C string in it. 

memcpy( &s[0], str, strLength );

我知道如果它是 std::vector，那么使用 &s[0] 是安全的，但是这是 std::string 的安全使用吗？

Answer 1

在 C++98/03 标准下，不保证 std::string 的分配是连续的，但 C++11 强制要求它是连续的。实际上，我和 都没有Herb Sutter知道一种不使用连续存储的实现。

请注意，&s[0] 始终保证按照 C++11 标准工作，即使在 0 长度字符串的情况下也是如此。如果您执行 str.begin() 或 &*str.begin()，则无法保证，但对于 &s[0] 标准将 operator[] 定义为：

返回：*(begin() + pos) if pos *(begin() + pos) size()，否则是对值为 charT() 的 T 类型对象的引用；参考值不得修改

继续，data() 定义为：

返回：一个指针p，对于每个i，p + i == &operator[](i) 在 [0,size()] 中。

（注意范围两端的方括号）

---

注意：预标准化 C++0x 不保证 &s[0] 能够使用零长度字符串（实际上，这是明确未定义的行为），并且此答案的较旧版本解释了这一点；这已在后来的标准草案中得到修复，因此答案已相应更新。

Answer 2

使用安全。我认为大多数答案曾经是正确的，但标准改变了。引用 C++11 标准，basic_string 一般要求 [string.require]，21.4.1.5，表示：

basic_string 对象中的类字符对象应连续存储。也就是说，对于任何 basic_string
对象 s，恒等式 &*(s.begin() + n) == &*s.begin() + n 对于 n 的所有值都成立，使得 0
<=n< s.size()。

在此之前，它说所有迭代器都是随机访问迭代器。这两个位都支持您问题的用法。 （此外，Stroustrup 显然在他的最新书中使用了它；））

这种更改不太可能是在 C++11 中完成的。我似乎记得当时为向量添加了相同的保证，该版本还获得了非常有用的 data() 指针。

希望有帮助。

Answer 3

从技术上讲，不需要，因为不需要 std::string 将其内容连续存储在内存中。

然而，在几乎所有实现中（我所知道的每个实现），内容都是连续存储的，这将“起作用”。

Answer 4

读者应该注意到，这个问题是在 2009 年提出的，当时 C++03 标准是当前的出版物。这个答案基于该版本的标准，其中std::string不保证使用连续存储。由于这个问题不是在特定平台（如 gcc）的上下文中提出的，因此我对 OP 的平台不做任何假设 - 特别是它是否使用连续存储来存储字符串。

合法的？也许，也许不是。安全的？可能是，但也可能不是。好的代码？好吧，我们不去那里......

为什么不直接做：

std::string s = str;

...或：

std::string s(str);

...或：

std::string s;
std::copy( &str[0], &str[strLen], std::back_inserter(s));

...或：

std::string s;
s.assign( str, strLen );

？

Answer 5

无论内部字符串序列是否连续存储在内存中，这通常不安全。除了连续性之外，可能还有许多其他与 std::string 对象如何存储受控序列相关的实现细节。

一个真正的实际问题可能如下。 std::string 的受控序列不需要存储为以零结尾的字符串。然而，在实践中，许多（大多数？）实现选择将内部缓冲区增大 1 并将序列存储为以零结尾的字符串，因为它简化了 c_str() 方法的实现：只需返回一个指向内部缓冲区的指针就完成了。

您在问题中引用的代码不会做出任何努力将数据复制到内部缓冲区中以零终止。很可能它根本不知道对于 std::string 的实现是否需要零终止。它很可能依赖于调用resize后用零填充的内部缓冲区，因此实现为零终止符分配的额外字符可以方便地预先设置为零。所有这些都是实现细节，这意味着该技术依赖于一些相当脆弱的假设。

换句话说，在某些实现中，您可能必须使用 strcpy 而不是 memcpy 来强制数据进入受控序列。而在其他一些实现中，您必须使用 memcpy 而不是 strcpy。

Answer 6

该代码可能会工作，但更多的是运气而不是判断，它对无法保证的实现做出了假设。我建议确定代码的有效性是无关紧要的，而这是一种毫无意义的过度复杂化，很容易简化为：

std::string s( str ) ;

或者如果分配给现有的 std::string 对象，则： 然后

s = str ;

让 std::string 本身确定如何实现结果。如果您打算诉诸这种废话，那么您最好不要使用 std::string 并坚持使用，因为您将重新引入与 C 字符串相关的所有危险。