C++高性能并行编程与优化 - 课件 - 15 C++ 系列课：字符与字符串

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摘要

文档系统阐述了C++中字符和字符串的使用与优化，包括字符串类的实现、C式字符串与C++字符串的转换方法、c_str()与data()函数的区别，以及字符串连接运算符的使用规则。文档还介绍了C++中字符类型的多样性，如char、wchar_t等，并探讨了字符串类的内存管理和小字符串优化技术。最后，文档提到了C++14引入的自定义字面量后缀特性，以简化字符串操作。

AI总结

本文主要介绍了C++中字符与字符串的相关知识，重点包括以下内容：

1. **`c_str()`与`data()`的区别**：
- `s.c_str()`返回以`\0`结尾的字符串首地址指针，总长度为`s.size() + 1`。
- `s.data()`返回连续内存的首地址指针，不保证`\0`结尾。
- 在传递给C语言函数（如`printf`）时，应使用`s.c_str()`。

2. **字符串传递与性能**：
- 传递`string`或`const string&`时，无需额外操作。
- 传递`string const&`或`string_view`时，更高效。

3. **字符与字符串类型**：
- `char`型字符串默认编码随系统而变。
- `wchar_t`、`char16_t`、`char32_t`等类型编码固定，不依赖系统。
- C++11及后续版本引入了`u8string`、`u16string`、`u32string`等类型，分别对应UTF-8、UTF-16、UTF-32编码。

4. **字符串连接**：
- C++重载了`+`运算符，支持`string`类的连接操作。
- 示例：
- 错误用法：`"hello" + "world"`
- 正确用法：`string("hello") + "world"`、`"hello" + string("world")`、`string("hello") + string("world")`（推荐）。

5. **自定义字面量后缀（C++14新增特性）**：
- 通过在字符串后添加特定后缀（如`_s`），可以直接创建`string`对象，例如`"hello"_s`等同于`string("hello")`。

6. **`starts_with`和`ends_with`功能（C++20新增）**：
- `starts_with`用于检查字符串是否以特定子串开头。
- `ends_with`用于检查字符串是否以特定子串结尾。
- 可检查子串或单个字符。

7. **字符串类实现细节**：
- `string`类内部实现采用 `[ptr, len, capacity]` 模型。
- 小字符串优化：小字符串（<=15字符）存储在栈上，避免堆分配，节省性能开销。
- 大字符串则会在堆上分配空间。

8. **注意事项**：
- `const char*`可以隐式转换为`string`，反之则需显式调用`c_str()`。
- 高效传递字符串时，建议使用`string const&`或`string_view`。

通过以上内容，帮助开发者更好地理解和使用C++中的字符串操作，提升代码的安全性和效率。