Question

我最近一直在阅读有关不可变字符串Why can't strings be mutable in Java and .NET?和Why .NET String is immutable?以及有关为什么D选择不可变字符串的一些内容。似乎有很多好处。

简单线程安全
更安全
在大多数用例中，内存效率更高。
便宜的子串（标记化和切片）

更不用说大多数新语言都有不可变的字符串，D2.0，Java，C＃，Python等。

C ++会从不可变字符串中受益吗？

是否有可能在c ++（或c ++ 0x）中实现具有所有这些优点的不可变字符串类？

更新

对不可变字符串const_string和fix_str进行了两次尝试。五年内都没有更新。它们甚至被使用过吗？为什么const_string没有进入boost？

Answer 1

我发现此帖子中的大多数人并不真正理解immutable_string是什么。它不仅仅是关于常数。 immutable_string的真正强大之处在于性能（即使在单线程程序中）和内存使用情况。

想象一下，如果所有字符串都是不可变的，并且所有字符串都实现为

class string {
    char* _head ;
    size_t _len ;
} ;

我们如何实现sub-str操作？我们不需要复制任何字符。我们所要做的就是分配_head和_len。然后子字符串与源字符串共享相同的内存段。

当然，我们不能仅使用两个数据成员实现immutable_string。实际实现可能需要引用计数（或飞加权）内存块。喜欢这个

class immutable_string {
    boost::fly_weight<std::string> _s ;
    char* _head ;
    size_t _len ;
} ;

在大多数情况下，内存和性能都会比传统字符串更好，特别是当你知道自己在做什么时。

当然C ++可以从不可变的字符串中受益，并且拥有一个很好。我查看了Cubbi提到的boost::const_string和fix_str。这些应该是我所说的。

Answer 2

作为意见：

是的，我非常喜欢C ++的不可变字符串库。
不，我不希望std :: string是不可变的。

真的值得做（作为标准库功能）吗？我会说不。 const的使用为您提供了本地不可变的字符串，系统编程语言的基本特性意味着您确实需要可变的字符串。

Answer 3

我的结论是C ++不需要不可变模式，因为它具有const语义。

在Java中，如果您有一个Person类并且使用String name方法返回该人员的getName()，则您唯一的保护是不可变模式。如果它不存在，那么你需要整天clone()你的字符串（因为你必须处理非典型值对象的数据成员，但仍然需要保护）。

在C ++中，您有const std::string& getName() const。因此，您可以将SomeFunction(person.getName())写为void SomeFunction(const std::string& subject)。

没有发生复制
如果有人想要复制，他可以自由地复制
技术适用于所有数据类型，而不仅仅是字符串

Answer 4

你当然不是唯一一个那样的人。事实上，Maxim Yegorushkin有一个const_string库，它似乎已被写入包含在boost中。这是罗兰·皮宾格（Roland Pibinger）的一个小型图书馆fix_str。我不确定在运行时完整的字符串实习是多么棘手，但大多数优点在必要时都可以实现。

Answer 5

我认为这里没有明确的答案。它是主观的 - 如果不是因为个人品味，那至少是因为最经常处理的代码类型。（仍然是一个有价值的问题。）

当内存很便宜时，不可变字符串很棒 - 当开发C ++时，这种情况并非如此，并且在C ++所针对的所有平台上都不是这样。（OTOH在更有限的平台上C似乎比C ++更常见，所以这个论点很弱。）

您可以在C ++中创建一个不可变的字符串类，并且可以使它与std::string基本兼容 - 但是在与具有专用优化和语言功能的内置字符串类进行比较时，您仍然会丢失。

std::string是我们获得的最佳标准字符串，因此我不希望看到任何混乱。但我很少使用它;从我的角度来看，std::string有太多的缺点。

Answer 6

const std::string

你去吧。字符串文字也是不可变的，除非你想进入未定义的行为。

编辑：当然这只是故事的一半。 const字符串变量没有用，因为您无法使其引用新字符串。对const字符串的引用会这样做，除了C ++不允许像其他语言（如Python）一样重新分配引用。最接近的是指向动态分配字符串的智能指针。

Answer 7

不可变的字符串非常好如果，只要有必要创建一个新字符串，内存管理器将始终能够确定每个字符串引用的位置。在大多数平台上，可以以相对适中的成本提供对这种能力的语言支持，但是在没有内置语言支持的平台上更加困难。

例如，如果想要在x86上设计支持不可变字符串的Pascal实现，则字符串分配器必须能够遍历堆栈以查找所有字符串引用;唯一的执行时间成本是需要一致的函数调用方法[例如不使用尾调用，并且每个非叶函数都保持一个帧指针]。分配有new的每个内存区域需要有一个位来指示它是否包含任何字符串，而那些包含字符串的内存需要有一个内存布局描述符的索引，但这些成本会非常小。

如果GC没有表来遍历堆栈，那么代码必须使用句柄而不是指针，并且当局部变量进入范围时让代码创建字符串句柄，并在它们被破坏时删除句柄超出范围。更大的开销。

Answer 8

Qt还使用带有copy-on-write的不可变字符串关于通过合适的编译器真正为您带来多少性能，存在一些争论。

Answer 9

常量字符串对于值语义没有多大意义，并且共享不是C ++最大的优势之一......

Answer 10

Ruby中的字符串是可变的。

$ irb
>> foo="hello"
=> "hello"
>> bar=foo
=> "hello"
>> foo << "world"
=> "helloworld"
>> print bar
helloworld=> nil

简单线程安全

我倾向于忘记安全论点。如果您想要是线程安全的，请将其锁定，或者不要触摸它。 C ++不是一种方便的语言，有自己的约定。

更安全

没有。只要你有指针算术和不受保护的地址空间访问，就忘了保持安全。更安全的是编码无辜，是的。

在大多数用例中，内存效率更高。

除非你实现了CPU密集型机制，否则我看不到。

便宜的子串（标记化和切片）

这将是一个非常好的观点。可以通过引用带有反向引用的字符串来完成，其中对字符串的修改会导致副本。令牌化和切片变得免费，突变变得昂贵。

Answer 11

C ++字符串是线程安全的，所有不可变对象都保证是线程安全的，但Java的StringBuffer是可变的，就像C ++字符串一样，并且它们都是线程安全的。为什么要担心速度，使用const关键字定义方法或函数参数，告诉编译器字符串在该范围内是不可变的。此外，如果字符串对象是按需不可变的，等待你绝对需要使用字符串时，换句话说，当你将其他字符串附加到主字符串时，你有一个字符串列表，直到你真正需要整个字符串然后它们被连接在那一点。

不可变和可变对象以我所知的相同速度运行，除了它们的方法是利弊。常量基元和变量基元以不同的速度移动，因为在机器级别，变量被分配给需要一些二进制操作的寄存器或存储器空间，而常量是不需要任何这些的标签，因此更快（或者减少工作量）。仅适用于基元而不适用于对象。

不可变字符串vs std :: string

11 个答案: