调用“string::c_str()”时实际上做了什么？

Question

string::c_str()调用时实际上做了什么？

1. string::c_str()将分配内存，复制字符串对象的内部数据并将空终止字符附加到新分配的内存中？

或者

2. 由于必须是 O(1)，因此不再允许string::c_str()分配内存并复制过来。string实际上，始终存在空终止符是唯一合理的实现。

在这个问题的答案的评论中有人说C++11 要求为尾随std::string分配额外的char'\0'. 所以看来第二种选择是可能的。

另一个人说，std::string操作——例如迭代、串联和元素变异——不需要零终止符。除非您将 传递string给需要以零结尾的字符串的函数，否则可以省略它。

更多来自专家的声音：

为什么实现者通常让 .data() 和 .c_str() 做同样的事情？

因为这样做效率更高。使 .data() 返回非 null 终止的内容的唯一方法是让 .c_str() 或 .data() 复制其内部缓冲区，或者仅使用 2 个缓冲区。拥有一个以 null 结尾的缓冲区始终意味着您在实现 std::string 时始终可以仅使用一个内部缓冲区。

string::c_str()所以我现在真的很困惑，调用时实际上做了什么？

更新：

如果c_str()实现为简单地返回指针，则它已经被分配和管理。

A。由于c_str()必须以 null 终止，因此内部缓冲区需要始终以 null 终止，即使对于空的 std::string，例如： ;的内部存储器中std::string demo_str应该有一个。我对吗？\0demo_str

B.std::string::substr()调用时会发生什么自动将 a 添加\0到子字符串中？

Answer 1

从 C++11 开始，std::string::c_str()和std::string::data()都需要返回指向字符串内部缓冲区的指针。并且由于c_str()(但不是data()) 必须以 null 终止，这实际上要求内部缓冲区始终以 null 终止，尽管 null 终止符不被size()/计数，也不由迭代器等length()返回。std::string

在 C++11 之前， 的行为c_str()在技术上是特定于实现的，但我见过的大多数实现都是以这种方式工作的，因为这是最简单、最明智的实现方式。C++11 只是标准化了已经广泛使用的行为。

更新

从 C++11 开始，缓冲区始终以 null 结尾，即使对于空字符串也是如此。然而，这并不意味着当字符串为空时需要动态分配缓冲区。它可以指向 SSO 缓冲区，甚至指向单个staticnul 字符。无法保证c_str()/返回的指针data()在字符串内容更改时仍指向相同的内存地址。

std::string::substr()返回一个std::string带有自己的空终止缓冲区的新值。从中复制的字符串不受影响。