“C++ 编程语言第 4 版”第 19.3.3.1 节中的这段代码有效吗？

Question

19.3 节在主要关注运算符重载的章节中介绍了字符串表示，特别是特殊运算符[]、-> 和()。它将copy_from()作为辅助函数实现如下：

void String::copy_from(const String &x)
    // make *this a copy of x
{
    if (x.sz <= short_max)
    {
        memcpy(this, &x, sizeof(x);
        ptr = ch;
    }
    else
    {
        ptr = expand(x.ptr, x.sz+1);
        sz = x.sz;
        space = 0;
    }
}

类界面如下所示：

#ifndef STRING_EXERCISE_H
#define STRING_EXERCISE_H

namespace simple_string
{
    class String;
    char *expand(const char *ptr, int n);
}

class String
{
    public:
        String(); // default constructor x{""}
        explicit String(const char *p); // constructor from C-style string

        String(const String &s); // copy constructor
        String &operator=(const String& s); // copy assignment
        String(String &&s) // move constructor
        String &operator=(String &&s) // move assignement

        ~String() // destructor

        char &operator[](int n); // unchecked element access
        char operator[](int n) const;
        char &at(int n); // checked element access
        char at(int n) const;

        String &operator+=(char c) // add char c to the end

        const char *c_str(); // c-style string access
        const char *c_str() const;

        int size() const; // number of elements
        int capacity() const; // elements plus available space

    private:
        static const short short_max = 15;
        int sz;
        char *ptr;
        union
        {
            int space; // unused allocated space
            char ch[short_max+1]; // leave space for terminating 0
        };

        void check(int n) const; // range check
        void copy_from(const String &x);
        void move_from(String &x);
}

#endif

String::copy_from()如何使用memcpy()复制类？我认为复制的类必须是可简单复制的（事实并非如此，因为String 具有用户定义的构造函数、复制操作、移动操作和析构函数）。

Answer 1

String::copy_from()如何使用memcpy()复制类？

int、char 和匿名联合都是可简单复制的。因此，虽然您不能执行String 的memcpy，但您可以执行其成员 的memcpy。所有这些，一次。技术上正确的代码是：

memcpy(&this->sz, &x.sz, sizeof(x));

为该对象的成员复制存储的内存范围。这是由标准布局类型的规则保证的。对于标准布局类型，成员按定义顺序存储。因此，如果您从第一个开始，并覆盖所有对象的范围，则应该复制成员。

但是，标准也规定标准布局类型的第一个成员子对象必须与对象本身具有相同的地址：

如果标准布局类对象有任何非静态数据成员，则其地址与其第一个非静态数据成员的地址相同。

这意味着&this->sz 必须与this 相同的地址，并且&x.sz 必须与&x 相同的地址。

所以只要去掉中间人：

memcpy(this, &x, sizeof(x));

这只是因为标准布局类型的规则才允许的。

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更大的问题是 copy_from 从不检查 self 分配。 memcpy 不适用于重叠的内存范围。也许operator= 和类似的函数已经检查过了。

Answer 2

我认为您缺少的是代码显示了一种称为短字符串优化的东西，它允许将字符串存储在作为对象一部分的某个缓冲内存中。

所以，是的，对于短字符串，可以复制整个类，因为这就是对象标识的全部内容。 我不会这样做，但概念是，对于短字符串，您可以逐个元素地复制类的内容。 （并重新分配ptr）。

我会这样做并避免讨论，我认为效率不会降低。

if (x.sz <= short_max)
{
    sz = x.sz;
    ptr = ch;
    memcpy(&ch, &x.ch, sizeof(ch));
}