std::string 和 std::wstring 的前向声明答案

【问题标题】：forward declaration of std::string and std::wstringstd::string 和 std::wstring 的前向声明
【发布时间】：2014-06-21 23:22:11
【问题描述】：

经常讨论无法转发声明std::string和std::wstring的问题。据我了解，原因是这些类型是模板类basic_string实例化的类型定义：

namespace std {
  typedef basic_string<char>    string;
  typedef basic_string<wchar_t> wstring;
}

并且该语言不允许前向声明 typedef。

c++ 标准使用继承而不是 typedef 会不会更好：

namespace std {
  class string : public basic_string<char> {};
  class wstring : public basic_string<wchar_t> {};
}

这样我们就可以转发声明std::string和std::wstring？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

对于 c++ 标准使用继承而不是 typedef [...]

没有。

std::basic_string 并不意味着以任何形式继承。此限制允许实现 std::basic_string，因为它没有虚函数表，所以创建和销毁更便宜（更快）。

如果您需要定义 std::[w]string，只需 #include 即可。

编辑（回复评论）

C++（和标准库）的指导原则之一是“不为不使用的东西付费”。这意味着代码是以这样一种方式编写的，您不应该为不需要的功能产生运行时成本。

如果每个实例都有一个虚拟表，则创建一个 std::string 实例的成本会高得多（这会使使用 std::string 成为性能关键代码中的禁忌）。

相反，std::string 旨在作为 C char* 机制的快速、类型安全、RAII 实现。同样，您不应尝试从 std::vector、list、map、shared_ptr、unique_ptr 等继承。

如果你真的需要一个字符串基类，可以考虑自己编写一个your_namespace::[w]string_base（一个简单的实现是在内部封装一个std::[w]string）。

【讨论】：

只有至少定义了一个虚函数才存在虚函数表
这是正确的，但是因为在继承的情况下，您需要一个虚拟析构函数（以避免进入 UB），允许继承 std::basic_string，在实践这意味着至少“使用虚拟析构函数定义类”。
> std::basic_string 并不意味着以任何形式继承。您能对此提供参考或解释吗？不是“仅仅因为”
@utnapistim：不，继承在每种情况下都不需要虚拟析构函数。仅在需要多态删除时。
@BenVoigt，技术上是的，但这意味着特化不会实现多态删除。从库编写者的角度来看，对客户端代码施加这样的要求（比“不继承”）要困难得多。最重要的是，没有人期望它（因此您正在增加代码的“WTF / SLOC”比率）。

【解决方案2】：

“typedef 派生类”不等同于真正的 typedef。

想象一下，我有一个功能应该适用于两个版本：

template <typename Ch>
void foo(const std::basic_string<Ch>& s) {
  // do some stuff here
}

我需要做的事情包括调用第 3 方函数 bar，它作为 std::string 和 std::wstring 的重载存在，但不是作为模板：

void bar(const std::string& s) {}
void bar(const std::wstring& s) {}

那么，如果你有一个真正的 typedef，那就行了。如果你改用继承，它要么编译失败，要么默默地创建字符串的副本以传递给bar，这是一个隐藏的性能陷阱。

或者取substr 成员函数。它返回与调用时相同的类型，但这意味着如果它是basic_string 的成员，则如果它们不是真正的typedef，它不会返回string 或wstring。这会导致各种微妙的问题。

【讨论】：