C++ 字符串视图

C++字符串视图（`std::string_view`）

介绍

C++字符串视图（`std::string_view`）是C++17引入的一个轻量级、非拥有的字符串引用类，用于高效地访问和操作字符串数据，而无需复制或分配内存。它适用于需要读取字符串但不修改其内容的场景，尤其适合处理大型字符串或频繁传递字符串参数的场景。

`std::string_view`的主要特点包括：

• 非拥有：不管理字符串的内存，仅提供对现有字符串的视图。
• 高效：避免了不必要的字符串拷贝。
• 兼容性：可以接受`std::string`、C风格字符串（`const char*`）和字符串字面量作为输入。

基本用法

以下是一个简单的`std::string_view`示例：

#include <iostream>
#include <string_view>

int main() {
    std::string str = "Hello, C++ String View!";
    std::string_view sv(str); // 从std::string构造

    std::cout << "String View: " << sv << std::endl;
    std::cout << "Length: " << sv.length() << std::endl;
    std::cout << "First character: " << sv[0] << std::endl;

    return 0;
}

输出：

String View: Hello, C++ String View!
Length: 22
First character: H

构造与初始化

`std::string_view`可以通过多种方式构造：

#include <string_view>

int main() {
    // 从C风格字符串构造
    std::string_view sv1("Hello");

    // 从std::string构造
    std::string str = "World";
    std::string_view sv2(str);

    // 从字符串字面量构造
    std::string_view sv3 = "C++17";

    // 从子字符串构造
    std::string_view sv4(sv1.data(), 3); // "Hel"

    return 0;
}

常用操作

`std::string_view`提供了一系列与`std::string`类似的操作：

访问元素

std::string_view sv = "Example";
char c = sv[2]; // 'a'
char front = sv.front(); // 'E'
char back = sv.back(); // 'e'

子字符串操作

std::string_view sv = "Hello, World!";
std::string_view sub = sv.substr(7, 5); // "World"

比较操作

std::string_view sv1 = "Apple";
std::string_view sv2 = "Banana";

bool isEqual = (sv1 == sv2); // false
bool isLess = (sv1 < sv2);   // true

实际应用场景

1. 函数参数传递

使用`std::string_view`作为函数参数可以避免不必要的字符串拷贝：

#include <iostream>
#include <string_view>

void print(std::string_view message) {
    std::cout << message << std::endl;
}

int main() {
    print("Hello"); // 字符串字面量
    std::string str = "World";
    print(str);     // std::string
    print(str.c_str()); // C风格字符串
    return 0;
}

2. 解析大型文本

在处理大型文本文件时，`std::string_view`可以高效地引用部分文本而不复制：

#include <vector>
#include <string_view>

std::vector<std::string_view> split(std::string_view text, char delimiter) {
    std::vector<std::string_view> result;
    size_t start = 0;
    size_t end = text.find(delimiter);

    while (end != std::string_view::npos) {
        result.push_back(text.substr(start, end - start));
        start = end + 1;
        end = text.find(delimiter, start);
    }

    result.push_back(text.substr(start));
    return result;
}

注意事项

• 生命周期管理：`std::string_view`不拥有其引用的字符串，必须确保原始字符串在`string_view`使用期间有效。
• 修改限制：`std::string_view`是只读视图，不能用于修改字符串内容。
• 性能优势：在频繁传递字符串参数的场景下，`std::string_view`比`std::string`更高效。

与`std::string`的比较

`std::string_view` vs `std::string`

特性	`std::string_view`	`std::string`
内存所有权	非拥有	拥有
修改能力	只读	可修改
性能	高效（无拷贝）	可能涉及拷贝
适用场景	只读访问	需要修改或长期存储

高级用法

与标准算法结合

`std::string_view`可以与标准库算法无缝协作：

#include <algorithm>
#include <string_view>

bool hasDigit(std::string_view sv) {
    return std::any_of(sv.begin(), sv.end(), ::isdigit);
}

自定义字面量

C++14引入了用户定义字面量，可以为`std::string_view`创建便捷的字面量后缀：

#include <string_view>

constexpr std::string_view operator"" _sv(const char* str, size_t len) {
    return std::string_view(str, len);
}

auto greeting = "Hello"_sv; // 类型为std::string_view

总结

`std::string_view`是C++17中引入的强大工具，为字符串处理提供了高效、灵活的只读视图。它特别适合以下场景：

• 需要频繁传递字符串参数
• 处理大型文本而不想复制
• 需要与多种字符串类型（`std::string`、`const char*`等）交互

正确使用`std::string_view`可以显著提升程序性能，但必须注意其生命周期限制。

graph TD A[字符串数据源] -->|创建视图| B[std::string_view] B --> C[各种只读操作] C --> D[不涉及内存分配]