Tip of the Week #3:String Concatenation and operator+vs StrCat()

Tip of the Week #3: String Concatenation and operator+ vs. StrCat()

Originally published as totw/3 on 2012-05-11
Updated 2017-09-18; revised 2018-01-22

当一个reviewer说"不要使用string的连接操作，这不高效"，这个通常会让提交代码的人很惊讶。std::string::operator+
是如何低效的呢? 是不是很难弄错?

事实证明，这种低效并不明显，这两个片段在实际执行中有着接近相同的执行时间:

std::string foo = LongString1();
std::string bar = LongString2();
std::string foobar = foo + bar;


std::string foo = LongString1();
std::string bar = LongString2();
std::string foobar = absl::StrCat(foo, bar);
复制

但是对于下面两个片段却不是如此:

std::string foo = LongString1();
std::string bar = LongString2();
std::string baz = LongString3();
string foobar = foo + bar + baz;


std::string foo = LongString1();
std::string bar = LongString2();
std::string baz = LongString3();
std::string foobar = absl::StrCat(foo, bar, baz);
复制

当我们分解一下foo + bar + baz
表达式中发生的情况，就可以理解上面两种情况有所不同的原因了。在C++中没有三个参数的操作符，所以必须要执行二次string::operator+
操作才能完成三个字符串的相加。在两次调用之间会构造出一个临时的字符串因此std::string foobar = foo + bar + baz
等同如下:

std::string temp = foo + bar;
std::string foobar = std::move(temp) + baz;
复制

具体来说就是foo和bar连接后的内容在放入foobar之前必须先复制到一个临时的位置(有关std::move
，看Tip of the Week #77: Temporaries, moves, and copies^[1])。

C++11
允许第二次连接操作的时候不需要创建一个新的string
对象的：std::move(temp) + baz
 等同于std::move(temp.append(baz))
。然而有可能其内部buffer大小不够导致内存重新分配(会导致额外的拷贝)，因此在最坏的情况下，n
个字符串连接的时候需要O(n)
次内存重分配。

一个好的替代方法就是使用absl::StrCat()
，一个不错的帮助函数其实现在 absl/strings/str_cat.h^[2]文件中，通过计算必要的字符串长度，预先分配大小，并将所有输入数据进行连接，其复杂度优化到O(n)
，同样对于以下情况：

foobar += foo + bar + baz;
复制

使用abs::StrAppend
可以带来同样的优化:

absl::StrAppend(&foobar, foo, bar, baz);
复制

同样，absl::StrCat()
 and absl::StrAppend()
对除了字符串类型意外的类型进行操作: 可以使用absl::StrCat
/absl::StrAppend
对int32_t
, uint32_t
, int64_t
, uint64_t
, float
, double
, const char*
, and string_view
等类型进行转换，像如下这样：

std::string foo = absl::StrCat("The year is ", year);
复制

References

[1]
 Tip of the Week #77: Temporaries, moves, and copies: https://abseil.io/tips/77
[2]
 absl/strings/str_cat.h: https://github.com/abseil/abseil-cpp/blob/master/absl/strings/str_cat.h