使用移动的std :: string的.data（）成员不适用于小的字符串？

tcb 发表于 Dev

tcb

为什么以下程序打印出垃圾而不是hello？有趣的是，如果我替换hello为hello how are you，那么它将打印出来hello how are you。

#include <string>
#include <iostream>

class Buffer
{
public:
    Buffer(std::string s):
        _raw(const_cast<char*>(s.data())),
        _buffer(std::move(s))
    {    
    }

    void Print()
    {
        std::cout << _raw;
    }

private:
    char* _raw;
    std::string _buffer;
};    

int main()
{   
    Buffer b("hello");
    b.Print();
}

霍华德·辛南特

从你的问题，你意味着类不变的Buffer。甲类不变是被假定为一个类的数据成员之间的关系始终是真的。在您的情况下，隐式不变是：

assert(_raw == _buffer.data());

乔阿希姆·皮勒博格（Joachim Pileborg）正确地描述了为什么在您的Buffer(std::string s)构造函数中未维护此不变式（已赞成）。

事实证明，保持此不变性是令人惊讶的棘手。因此，我的第一个建议是重新设计Buffer，以便不再需要此不变式。最简单的方法是_raw在需要时随时进行计算，而不是存储它。例如：

void Print()
{
    std::cout << _buffer.data();
}

话虽如此，如果您真的需要存储_raw 和维护此不变式：

assert(_raw == _buffer.data());

以下是您需要走的路...

Buffer(std::string s)
    : _buffer(std::move(s))
    , _raw(const_cast<char*>(_buffer.data()))
{
}

重新排序初始化，以便首先_buffer通过移入进行构造，然后指向_buffer。不要指向s该构造函数完成后将被破坏的本地对象。

这里的一个非常微妙的一点是，尽管事实上我已经对构造函数中的初始化列表进行了重新排序，但实际上尚未真正对实际构造进行重新排序。为此，我必须对数据成员声明列表重新排序：

private:
    std::string _buffer;
    char* _raw;

顺序是由此顺序决定的，而不是构造函数中初始化列表的顺序决定了首先构造哪个成员。如果尝试将构造函数初始化列表的顺序与成员实际构造的顺序不同，则某些启用了警告的编译器会警告您。

现在，对于任何字符串输入，您的程序都将按预期运行。但是，我们才刚刚开始。Buffer仍然是越野车，因为您的不变式仍然没有得到维护。证明这一点的最佳方法是在中声明您的不变式~Buffer()：

~Buffer()
{
    assert(_raw == _buffer.data());
}

就目前而言（并且没有~Buffer()我刚刚建议的用户声明），编译器将为您提供另外四个签名：

Buffer(const Buffer&) = default;
Buffer& operator=(const Buffer&) = default;
Buffer(Buffer&&) = default;
Buffer& operator=(Buffer&&) = default;

并且编译器会为这些签名中的每一个破坏您的不变式。如果~Buffer()按照我的建议进行添加，则编译器将不会提供move成员，但仍会提供copy成员，并且仍然会出错（尽管该行为已被弃用）。即使析构函数确实禁止了复制成员（就像将来的标准一样），代码仍然很危险，因为在维护过程中，有人可能会像这样“优化”您的代码：

#ifndef NDEBUG
    ~Buffer()
    {
        assert(_raw == _buffer.data());
    }
#endif

在这种情况下，编译器将提供错误的副本并以发布模式移动成员。

要修复该代码，您必须在每次构造时重新建立您的类不变式_buffer，否则指向它的突出指针可能会失效。例如：

Buffer(const Buffer& b)
    : _buffer(b._buffer)
    , _raw(const_cast<char*>(_buffer.data()))
{
}

Buffer& operator=(const Buffer& b)
{
    if (this != &b)
    {
        _buffer = b._buffer;
        _raw = const_cast<char*>(_buffer.data());
    }
    return *this;
}

如果将来添加任何可能使之失效的成员，则_buffer.data()必须记住要重置_raw。例如，set_string(std::string)成员函数将需要这种处理。

尽管您没有直接提出疑问，但您的问题却暗示了类设计中的一个非常重要的点：要知道您的类不变式以及如何维护它们。推论：尽量减少必须手动维护的不变数。并测试您的不变式实际上是否得到维护。

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