C++：字符串向量的随机访问时间如何工作？

Posted 2023-02-22

【中文标题】C++：字符串向量的随机访问时间如何工作？

【英文标题】：C++: How does string vectors' random access time work?

【发布时间】：2010-09-20 16:33:24

【问题描述】：

我知道一个简单的 int 向量有 O(1) 的随机访问时间，因为它很容易计算第 x 个元素的位置，假设所有元素都具有相同的大小。

现在字符串向量怎么样了？

由于字符串长度不同，它不可能有 O(1) 的随机访问时间，对吗？如果可以，其背后的逻辑是什么？

谢谢。

更新：

答案非常简洁明了，谢谢大家的帮助。 我接受了乔伊的回答，因为它简单易懂。

【问题讨论】：

一个字符串和它的内容不是一回事。对象的大小始终不变。

【参考方案1】：

向量确实有 O(1) 的访问时间。

字符串对象的大小都是相同的（在给定的实现上），不管它们代表的字符串的大小。通常，字符串对象包含一个指向已分配内存的指针，该内存保存字符串数据。

所以，如果s 是std::string，那么sizeof s 是常量并且等于sizeof(std::string)，但s.size() 取决于字符串值。向量只关心sizeof(std::string)。

【讨论】：

@FredOverflow：谢谢。我重新阅读了自己的答案，并意识到我可以更清楚地了解“字符串对象的大小”和“它所代表的字符串的大小”的含义:-)

【参考方案2】：

字符串引用存储在一个位置。字符串可以存储在内存中的任何位置。所以，你仍然会得到 O(1) 的随机访问时间。

 ---------------------------
| 4000 | 4200 | 5000 | 6300 |  <- data
 ---------------------------
 [1000] [1004] [1008]  [1012]  <- address


 [4000]    [4200]    [5000]     [6300]     <- starting address
"string1" "string2" "string3"  "string4"   <- string

【讨论】：

非常漂亮的视觉表现！

【参考方案3】：

因为字符串对象与任何其他类型一样具有固定大小。不同的是，字符串对象在堆上存储了自己的字符串，并且它保存了一个指向大小固定的字符串的指针。

【讨论】：

通过小字符串优化，它也可以直接存储在字符串实例中。

【参考方案4】：

std::string 中的实际字符串通常只是一个指针。一个字符串的大小总是相同的，即使它所包含的字符串的长度不同。

【讨论】：

Erm.. 通常它比指针大一些（通常有一个计数器用于字符串的大小和至少分配的内存块的大小）。但仍然不是字符串本身的大小。

是的，我指的是数据的实际内容，可能还有更多

【参考方案5】：

您已经得到了很多答案（例如，Steve Jessop 和 AraK 的答案），这些答案大多是正确的。我将仅添加一个小细节：std::string 的许多当前实现使用所谓的短字符串优化 (SSO)，这意味着它们在字符串对象本身中分配一小块固定的空间，可用于存储短字符串，只有当/如果长度超过字符串对象本身分配的长度时，它才会在堆上分配单独的空间来存储数据。

就字符串向量而言，这并没有真正的区别：每个字符串对象都有一个固定的大小，而不管字符串本身的长度如何。不同之处在于 SSO 的固定大小更大——在许多情况下，字符串对象没有在堆上分配块来保存实际数据。

【讨论】：

你确定 libstdc++ 属于“许多当前的实现”吗？

@sellibitze：我不记得了。我见过至少一个 g++ 库有它，另一个没有，但是我不记得哪个是哪个...

GNU 的 std::string 大小为 4（在我的机器上）。它只是一个指向已分配 blob 的指针，其中包含所有元数据和字符串数据。与短字符串优化相反。