std::string 常量的正确习惯用法？

Question

我有一个代表数据库对象的地图。我想从中获得“众所周知”的值，

 std::map<std::string, std::string> dbo;
 ...
 std::string val = map["foo"];

但让我惊讶的是“foo”在每次调用时都被转换为临时字符串。当然，拥有一个常量 std::string 会更好（当然，与刚刚获取对象的磁盘 IO 相比，它可能是一个很小的开销，但我认为这仍然是一个有效的问题）。那么 std::string 常量的正确习惯用法是什么？

例如 - 我可以

 const std::string FOO = "foo";

在 hdr 中拥有，但随后我会得到多个副本

编辑：还没有答案说明如何声明 std::string 常量。忽略整个地图、STL等问题。很多代码都是面向 std::string 的（我的当然是），很自然地想要它们的常量，而不需要一次又一次地为内存分配付出代价

EDIT2：从 Manuel 中取出 PDF 回答的第二个问题，添加了错误的例子习语

EDIT3：答案摘要。请注意，我没有包含那些建议创建新字符串类的内容。我很失望，因为我希望有一个简单的东西只能在头文件中工作（比如 const char * const ）。无论如何，

a）来自 Mark b）

 std::map<int, std::string> dict;
 const int FOO_IDX = 1;
 ....
 dict[FOO_IDX] = "foo";
 ....
 std:string &val = dbo[dict[FOO_IDX]];

b）来自 vlad

 // str.h
 extern const std::string FOO;
 // str.cpp
 const std::string FOO = "foo";

c）来自 Roger P

 // really you cant do it

（b）似乎最接近我想要的，但有一个致命的缺陷。我无法拥有使用这些字符串的静态模块级代码，因为它们可能尚未构造。我考虑过（a），实际上在序列化对象时使用了类似的技巧，发送索引而不是字符串，但对于通用解决方案来说，这似乎需要很多工作。遗憾的是 (c) 获胜，std:string 没有简单 const 习惯用法

Answer 1

复制和缺乏“字符串文字优化”正是 std::strings 的工作方式，并且您无法准确得到您所要求的内容。部分原因是虚拟方法和 dtor 被明确避免。无论如何，如果没有这些，std::string 接口就会变得非常复杂。

该标准要求 std::string 和 std::map 都有特定的接口，而这些接口恰好不允许您想要的优化（作为其其他要求的“意外结果”，而不是明确的）。至少，如果您想真正遵循该标准的所有细节，他们不允许这样做。您确实希望如此，尤其是当使用不同的字符串类来进行此特定优化非常容易时。

然而，那个单独的字符串类可以解决这些“问题”（正如你所说，这很少是一个问题），但不幸的是世界上已经有number_of_programmers + 1这样的问题了。即使考虑到轮子的重新发明，我发现拥有一个 StaticString 类很有用，它有 std::string 接口的子集：使用 begin/end、substr、find 等。它也不允许修改（并且适合字符串文字）这样），只存储一个字符指针和一个大小。您必须稍微小心，它仅使用字符串文字或其他“静态”数据进行初始化，但是构造接口在一定程度上缓解了这种情况：

struct StaticString {
  template<int N>
  explicit StaticString(char (&data)[N]); // reference to char array
  StaticString(StaticString const&); // copy ctor (which is very cheap)

  static StaticString from_c_str(char const* c_str); // static factory function
  // this only requires that c_str not change and outlive any uses of the
  // resulting object(s), and since it must also be called explicitly, those 
  // requirements aren't hard to enforce; this is provided because it's explicit
  // that strlen is used, and it is not embedded-'\0'-safe as the
  // StaticString(char (&data)[N]) ctor is

  operator char const*() const; // implicit conversion "operator"
  // here the conversion is appropriate, even though I normally dislike these

private:
  StaticString(); // not defined
};

使用：

StaticString s ("abc");
assert(s != "123"); // overload operators for char*
some_func(s); // implicit conversion
some_func(StaticString("abc")); // temporary object initialized from literal

注意此类的主要优点是明确避免复制字符串数据，因此字符串文字存储可以重复使用。这些数据在可执行文件中有一个特殊的位置，并且它通常得到了很好的优化，因为它可以追溯到 C 的早期及更早的时期。事实上，我觉得这个类很接近 C++ 中的字符串文字，如果不是为了 C 兼容性要求的话。

通过扩展，如果这对您来说确实是常见的场景，您也可以编写自己的地图类，并且这可能比更改字符串类型更容易。

Answer 2

很简单：

extern const std::string FOO;

在标头和

const std::string FOO("foo");

相应的 .cpp 文件中使用。

Answer 3

1. 当您想要的只是一个常量字符串时，可以避免创建 std::string 的开销。但是您需要为此编写一个特殊的类，因为 STL 或 Boost 中没有类似的内容。或者更好的选择是使用 Chromium 中的 StringPiece 或 LLVM 中的 StringRef 等类。请参阅此相关主题 了解更多信息。

2. 如果您决定继续使用 std::string （您可能会这样做），那么另一个不错的选择是使用 Boost MultiIndex 容器，它具有以下功能（引用 文档）：

   <块引用>

   Boost MultiIndex [...] 提供查找
   接受搜索键的操作
   与 key_type 不同
   索引，这是一个特别有用的
   当 key_type 对象为
   创建成本昂贵。

带有昂贵钥匙的地图 作者：Andrei Alexandrescu (< em>C/C++ Users Journal，2006 年 2 月）与您的问题相关，是一本非常好的读物。

Answer 4

正确的习语是您正在使用的习语。 99.99% 的情况下，无需担心 std::string 构造函数的开销。

我确实想知道 std::string 的构造函数是否可以被编译器转换为内部函数？理论上这是可能的，但我上面的评论足以解释为什么它没有发生。

Answer 5

看来您已经知道运行时的字符串文字是什么，因此您可以在枚举值和字符串数组之间设置内部映射。然后，您将在代码中使用枚举而不是实际的 const char* 文字。

enum ConstStrings
{
    MAP_STRING,
    FOO_STRING,
    NUM_CONST_STRINGS
};

std::string constStrings[NUM_CONST_STRINGS];

bool InitConstStrings()
{
    constStrings[MAP_STRING] = "map";
    constStrings[FOO_STRING] = "foo";
}

// Be careful if you need to use these strings prior to main being called.
bool doInit = InitConstStrings();

const std::string& getString(ConstStrings whichString)
{
    // Feel free to do range checking if you think people will lie to you about the parameter type.
    return constStrings[whichString];
}

然后你会说 map[getString(MAP_STRING)] 或类似的内容。

另外，如果不需要修改返回值，还可以考虑通过 const 引用存储返回值，而不是复制：

const std::string& val = map["foo"];

Answer 6

在 C++14 中你可以这样做

const std::string FOO = "foo"s;

Answer 7

问题在于 std::map 将键和值复制到它自己的结构中。

您可以有一个 std::map，但您必须提供功能对象（或函数）来比较键和值数据，因为此模板是供指点。默认情况下，map 将比较指针，而不是指针指向的数据。

权衡是一次性复制 (std::string) 与访问比较器 (const char *)。

另一种选择是编写您自己的 map 函数。

Answer 8

我认为你正在寻找的是 'boost::flyweight < std::string > '

这是对共享字符串值的逻辑常量引用。非常高效的存储和高性能。

Answer 9

我的解决方案（优点是能够使用之前回答此问题时不存在的 C++11 功能）：

#define INTERN(x) ([]() -> std::string const & { \
    static const std::string y = x; \
    return y; \
}())

my_map[INTERN("key")] = 5;

是的，它是一个宏，并且可以使用更好的名称。