C++中string擴容機制揭秘

在 C++ 中，std::string 類使用動態(tài)數(shù)組來存儲字符串數(shù)據(jù)。當字符串的長度增加時，std::string 會自動擴容其內(nèi)部數(shù)組以容納更多的字符。下面是 C++ std::string 的擴容機制揭秘：

1. 初始容量

std::string 對象在創(chuàng)建時，會分配一個默認大小的初始容量。這個默認大小取決于實現(xiàn)和平臺，但通常是 16 或 32 字節(jié)。

2. 擴容策略

當 std::string 需要存儲更多字符時，它會按照一定的策略來增加內(nèi)部數(shù)組的大小。通常，擴容策略如下：

• 倍數(shù)擴容：新的容量通常是當前容量的兩倍。這種策略的優(yōu)點是內(nèi)存使用較為高效，因為每次擴容都會分配更大的內(nèi)存塊，而不是逐個添加字符。然而，這可能導致過多的內(nèi)存碎片。
• 最小擴容：新的容量至少會增加一定的量，例如 8 字節(jié)。這種策略的優(yōu)點是減少了內(nèi)存碎片，但可能導致內(nèi)存使用不夠高效。

具體的擴容策略取決于 C++ 標準庫的實現(xiàn)。你可以查閱你所使用的 C++ 標準庫的文檔以獲取更詳細的信息。

3. 擴容操作

當 std::string 需要擴容時，它會分配一個新的內(nèi)存塊，將舊數(shù)組中的字符復制到新數(shù)組中，然后釋放舊數(shù)組的內(nèi)存。這個過程可以通過調用 std::string 的 reserve() 成員函數(shù)來手動觸發(fā)，以便更好地控制內(nèi)存分配。

4. 示例

下面是一個簡單的示例，展示了 std::string 的擴容過程：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string s = "Hello";
    std::cout << "Initial capacity: " << s.capacity() << std::endl;

    for (int i = 5; i <= 20; ++i) {
        s += "a";
        std::cout << "Length: " << s.length() << ", Capacity: " << s.capacity() << std::endl;
    }

    return 0;
}

在這個示例中，我們創(chuàng)建了一個初始容量為 16 的 std::string 對象，并向其中添加字符，直到達到其容量限制。每次添加字符時，std::string 都會自動擴容其內(nèi)部數(shù)組。輸出結果將顯示字符串的長度和容量隨著添加的字符而變化。