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c++ - 为什么不允许通过检索到的指向其数据的指针来修改字符串？

coder 2023-05-30 原文

在 C++11 中，std::string 的字符正如第 21.4.1/5 节指出的那样，必须连续存储:

The char-like objects in a basic_string object shall be stored contiguously. That is, for any basic_string object s, the identity &*(s.begin() + n) == &*s.begin() + n shall hold for all values of n such that 0 <= n < s.size().

然而，这里是第 21.4.7.1 节如何列出两个函数来检索指向底层存储的指针(强调我的):

const charT* c_str() const noexcept;
const charT* data() const noexcept;
1 Returns: A pointer p such that p + i == &operator[](i) for each i in [0,size()].
2 Complexity: constant time.
3 Requires: The program shall not alter any of the values stored in the character array.

对于第 3 点，我能想到的一种可能性是指针可能因对象的以下用途而失效(第 21.4.1/6 节):

  • 作为任何标准库函数的参数，引用非常量的 basic_string 作为 论据。
  • 调用非常量成员函数，除了 operator[]、at、front、back、begin、rbegin、end 和 撕裂。

即便如此，迭代器可能会失效，但我们仍然可以修改它们，直到它们失效。我们仍然可以使用该指针，直到它也无法从缓冲区中读取。

为什么我们不能直接写入这个缓冲区？是不是因为它会使类处于不一致的状态，例如，end()不会更新新的结局吗？如果是这样，为什么允许直接写入 std::vector 之类的缓冲区？ ?

这方面的用例包括能够传递 std::string 的缓冲区。到 C 接口(interface)以检索字符串而不是传入 vector<char>而是使用迭代器初始化字符串:

std::string text;
text.resize(GetTextLength());
GetText(text.data());

最佳答案

Why can't we write directly to this buffer?

我将说明明显的一点:因为它是 const。并且丢弃一个 const 值然后修改该数据是......粗鲁。

现在，为什么是 const？这可以追溯到写时复制被认为是一个好主意的日子，因此 std::basic_string 必须允许实现来支持它。获得一个指向字符串的不可变指针(例如，用于传递给 C-API)将非常有用 不会产生拷贝的开销。所以 c_str 需要返回一个 const 指针。

至于为什么是还是 const？嗯……这涉及到标准中的一个奇怪的东西:空终止符。

这是合法代码:

std::string stupid;
const char *pointless = stupid.c_str();

pointless 必须是一个以 NUL 结尾的字符串。具体来说，它必须是指向 NUL 字符的指针。那么 NUL 字符是从哪里来的呢？ std::string 实现有几种方法可以让它工作:

  1. 使用小字符串优化，这是一种常用技术。在此方案中，每个 std::string 实现都有一个内部缓冲区，可用于单个 NUL 字符。
  2. 返回一个指向静态内存的指针，包含一个NUL字符。因此，每个 std::string 实现都会返回 same 指针，如果它是一个空字符串。

不应强制每个人都实现 SSO。所以标准委员会需要一种方法来保持#2 的存在。其中一部分是为您提供来自 c_str() 的 const 字符串。由于这个内存可能是真实 const，而不是假的“请不要修改这个内存const”，给你一个指向它的可变指针是个坏主意。

当然，你仍然可以通过&str[0]得到这样的指针，但是标准很明确modifying the NUL terminator is a bad idea .

现在，话虽如此，修改 &str[0] 指针以及其中的字符数组完全有效。只要您保持在半开范围 [0, str.size()) 内。你只是不能通过 data 或 c_str 返回的指针来完成。是的，尽管事实上标准要求 str.c_str() == &str[0] 为真。

这对你来说是标准的。

关于c++ - 为什么不允许通过检索到的指向其数据的指针来修改字符串？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/14290795/

amp43codeconststringc++c++11bufferlanguage-lawyer

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