一分钟讲透:面试官为什么爱问c++新特性之std::string_view

#知识地图 #最佳实践 #CPP17

👋 各位老师好（老师是山东对人的一个尊称，就像称呼帅哥美女一样）

C++周刊 （c++ weekly）第一期 EP01 开始了

主题：

今天用一分钟讲清楚—面试官为什么爱问std::string_view。

若有你遇到同样问题：

✅ 已有稳定业务实现，认为“目前方案已经够好”，不清楚引入新特性是否真的带来价值；

✅ 苦恼于 C++ 学习路径，不清楚如何学习 c++新特性；

✅ 只停留在了解新特性的表层概念，却难以将其与真实项目结合，常常觉这是没用的知识

这一期，我们将从零开始， 一步步带你理解 string_view 背后的设计初衷、使用边界，

以及它如何在项目中为我们节省内存、提升性能。

我们不讲枯燥的标准文档，不抛出脱离工程的例子。

相反，我们将聚焦在真实项目案例分析

1. 什么是string_view 与 string 有什么区别？

std::string_view` is a C++17 library type that provides a lightweight, non-owning reference to a sequence of characters

数据结构：

• 从定义看：和原来的 string 没有任何区别，都是一个指针 指向一个字符串？

• C++17中我们可以使用std::string_view来获取一个字符串的视图 字符串视图并不真正的创建或者拷贝字符串

• 只有使用权力，没有所有权，不负责资源申请，释放。

算法操作：substr 零拷贝 零内存分配

• 字符串切片（substr）：不创建新对象，仅生成视图 ➜ 零拷贝
• 函数参数传递：无需构造临时字符串对象 ➜ 降低内存分配
• std::string_view比std::string的性能要高很多

2. 使string_view 有啥好处

• ✅ 高频操作字符串,零拷贝 零内存分配 ,性能提高10%
• ✅开发者来说：修改一行代码,代码工作量不复杂，双手赞同
• ✅对领导来说：方案简单，收益大, 绝对同意

3. 举例行业案例

OceanBase (OB)

• 自定义:ObString 类 ，没有使用标准 std 库

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class ObString 
{
  int32_t length_;
  char* ptr_;
};

ObLogExternalStorageCtx::init(const ObString &uri）

RocksDB

• 自定义：RocksDB 有自己的 Slice 类

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class Slice {
  const char* data_;
  size_t size_;
};

• 使用场景 WriteBatch 时候Slice类和std::string_view 转换
• CephFS
• 使用 c++17 提供 string_view 代替string
• 场景 元数据 MDS 查找一个文件时候目录遍历

Tikv:

• 在 TiKV 这种对性能要求极高的 KV 存储中，大量的 key/value 是临时读取、比较、传递，而非修改；
• TiKV 在访问 RocksDB 时，通过 Rust 封装的 FFI 接口（通过 rocksdb::DB），对底层数据读取时不会创建新的字符串，而是传递指针和长度：
• 使用切片可以极大减少内存分配、数据复制、GC 压力；

4. 动手挑战卡

4.1 系统设计

Ceph MDS 路径解析场景： 输入：/mnt/data/project1/report.docx
输出：逐级路径 [“mnt”, “data”, “project1”, “report.docx”] 🎯 考点内容：

• STL 提供基本 API 是是否熟悉 find ，substr ，vector，string？

• 在日常工作用 有没有结果基础库代码？

• 优化 string_view 的路径分割组件 保证零内存分配、无拷贝？

• 最后一个report.docx 单词怎么出来的。

📎 面试小陷阱：

• 面试时候，面试官会问，你最近 5 年 是不是一直写代码，你回答自然是
• 面试官说好，他怎么知道你水平？经常会结合项目出一个系统设计题目
• 刷题 不光有算法题目 还有系统设计题目,
• 掌握数据结构，掌握算法，最后应用到实际项目才算通过
• 都是经常遇到小问题，一点都不难

4.2 传统实现（C++11）

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// 存在多次内存拷贝
std::vector<std::string> split_path(const std::string& path) {
    std::vector<std::string> components;
    size_t start = 0, end = 0;
    
    while ((end = path.find('/', start)) != std::string::npos) {
        if (end != start) {
            components.push_back(path.substr(start, end - start)); 
        }
        start = end + 1;
    }
    // 最后一个单词
    if (start < path.length()) {
        // 再次拷贝
        components.push_back(path.substr(start)); 
    }
    return components;
}

// 调用示例
auto parts = split_path("/volumes/project_data/user/docs/report.docx");

问题：

1. 每个substr()调用触发堆分配（小字符串优化失效于>15字符）
2. 解析长路径/a/b/c/d/e/f产生6次内存分配+拷贝
3. 内存碎片加剧（尤其高频操作）

4.3 C++17实现

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std::vector<std::string_view> split_path_sv(std::string_view path) {
    std::vector<std::string_view> components;
    size_t start = 0, end = 0;
    
    while ((end = path.find('/', start)) != std::string_view::npos) {
        if (end != start) {
            // 零拷贝：仅记录指针和长度
            components.emplace_back(path.data() + start, end - start); 
        }
        start = end + 1;
    }
    //最后一个单词
    if (start < path.length()) {
        // 零拷贝
        components.emplace_back(path.data() + start, path.length() - start); 
    }
    return components;
}

https://www.cppreference.com/w/cpp/string/basic_string_view/find.html

• 小思考：C++ std::string::npos 表示什么无符号类型？ 为什么不用-1 表示

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低头走路：一次专注做好一个小事

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