首字母缩写词SSO在std :: string上下文中的含义

在有关优化和代码风格的C ++问题中，在优化的副本的上下文中，有几个答案称为“ SSO” std::string。在这种情况下，SSO是什么意思？

显然不是“单一登录”。也许是“共享字符串优化”？

背景/概述

自动变量（“从堆栈”，这是您在不调用malloc/的情况下创建的变量new）上的操作通常比涉及免费存储的操作（“堆”，这是使用来创建的变量）要快得多new。但是，自动数组的大小在编译时是固定的，但免费存储中的数组大小不是固定的。此外，堆栈大小受限制（通常为几个MiB），而免费存储空间仅受系统内存的限制。

SSO是短/小字符串优化。std::string通常，A 将字符串存储为指向免费存储区（“堆”）的指针，该存储区具有与调用相似的性能特征new char [size]。这样可以防止非常大的字符串出现堆栈溢出，但是这样做可能会更慢，尤其是对于复制操作而言。作为优化，许多实现会std::string创建一个小的自动数组，例如char [20]。如果您的字符串长度不超过20个字符（在此示例中，实际大小有所不同），它将直接将其存储在该数组中。这完全避免了调用new，从而加快了速度。

编辑：

我没想到这个答案会如此流行，但是既然如此，让我给出一个更现实的实现，但要警告的是，我从未真正阅读过任何“野外”的SSO实现。

实施细节

至少std::string需要存储以下信息：

• 规模
• 容量
• 数据位置

大小可以存储为a std::string::size_type或指向末尾的指针。唯一的区别是您是要在用户调用时减去两个指针，还是在用户调用时size将a添加size_type到指针end。容量也可以以任何一种方式存储。

您不用为不使用的东西付费。

首先，根据我上面概述的内容考虑天真的实现：

class string {
public:
    // all 83 member functions
private:
    std::unique_ptr<char[]> m_data;
    size_type m_size;
    size_type m_capacity;
    std::array<char, 16> m_sso;
};

对于64位系统，通常意味着std::string每个字符串具有24字节的“开销”，另外还有16个用于SSO缓冲区（此处出于填充要求，此处选择16个而不是20个）。正如我的简化示例中那样，存储这三个数据成员以及本地字符数组并没有多大意义。如果为m_size <= 16，则将所有数据放入m_sso，因此我已经知道容量，并且不需要指向数据的指针。如果m_size > 16是的话我不需要m_sso。我需要所有它们的地方绝对没有重叠。一个不浪费空间的更智能的解决方案看起来像这样（未经测试，仅作为示例用途）：

class string {
public:
    // all 83 member functions
private:
    size_type m_size;
    union {
        class {
            // This is probably better designed as an array-like class
            std::unique_ptr<char[]> m_data;
            size_type m_capacity;
        } m_large;
        std::array<char, sizeof(m_large)> m_small;
    };
};

我认为大多数实现看起来都像这样。

SSO是“小型字符串优化”（Small String Optimization）的缩写，该技术是在字符串类的主体中嵌入小字符串，而不是使用单独分配的缓冲区。

正如其他答案所解释的那样，SSO表示小/短字符串优化。这种优化背后的动机是无可否认的证据，即应用程序通常处理的短字符串要比长的字符串多得多。

正如David Stone 在上面的回答中所解释的那样，std::string该类使用内部缓冲区来存储给定长度的内容，这消除了动态分配内存的需要。这使代码更高效，更快。

这个与之相关的其他答案清楚地表明，内部缓冲区的大小取决于std::string实现，而实现因平台而异（请参见下面的基准测试结果）。

基准测试

这是一个小程序，用于对许多相同长度的字符串的复制操作进行基准测试。它开始打印时间来复制1000万个长度= 1的字符串。然后重复长度= 2的字符串。一直持续到长度为50。

#include <string>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <chrono>

static const char CHARS[] = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
static const int ARRAY_SIZE = sizeof(CHARS) - 1;

static const int BENCHMARK_SIZE = 10000000;
static const int MAX_STRING_LENGTH = 50;

using time_point = std::chrono::high_resolution_clock::time_point;

void benchmark(std::vector<std::string>& list) {
    std::chrono::high_resolution_clock::time_point t1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();

    // force a copy of each string in the loop iteration
    for (const auto s : list) {
        std::cout << s;
    }

    std::chrono::high_resolution_clock::time_point t2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    const auto duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(t2 - t1).count();
    std::cerr << list[0].length() << ',' << duration << '\n';
}

void addRandomString(std::vector<std::string>& list, const int length) {
    std::string s(length, 0);
    for (int i = 0; i < length; ++i) {
        s[i] = CHARS[rand() % ARRAY_SIZE];
    }
    list.push_back(s);
}

int main() {
    std::cerr << "length,time\n";

    for (int length = 1; length <= MAX_STRING_LENGTH; length++) {
        std::vector<std::string> list;
        for (int i = 0; i < BENCHMARK_SIZE; i++) {
            addRandomString(list, length);
        }
        benchmark(list);
    }

    return 0;
}

如果要运行此程序，则应这样做，这样./a.out > /dev/null就不会计算打印字符串的时间。重要的数字被打印到stderr，因此它们将显示在控制台中。

我已经使用MacBook和Ubuntu计算机的输出创建了图表。请注意，当长度达到给定点时，复制字符串的时间将大大增加。这是字符串不再适合内部缓冲区且必须使用内存分配的时刻。

另请注意，在linux计算机上，当字符串的长度达到16时发生跳转。在macbook上，当长度达到23时发生跳转。这确认SSO取决于平台的实现。

的Ubuntu

Macbook Pro