C++ 之 stl::string 写时拷贝导致的问题

一、写时拷贝原理

String是使用计数器来记录引用计数，当有新的string对象共享内存块时，计数器+1，当有对象触发写时拷贝或析构时，计数器-1。

那么计数器存放在哪里呢？最合适的就是在堆里分配空间专门存储这个计数器，由第一个创建的对象分配并初始化计数器，其他对象按照约定引用计数器。我们知道string的内存空间就在堆上，直接在这块区上多分配一个空间来存储计数器是最方便的，所有共享这块内存的string对象都能访问计数器。事实上STL就是这么实现的，在string内存空间的最前面分配了空间存储计数器.

 

图片描述

string的所有赋值、拷贝构造操作，计数器都会+1；修改string数据时，先判断计数器是否为0（0代表没有其他对象共享内存空间），为0则可以直接使用内存空间，否则触发写时拷贝，计数器-1，拷贝一份数据出来修改，并且新的内存计数器置0；string对象析构时，如果计数器为0则释放内存空间，否则计数器也要-1。

二、写时拷贝容易引发的问题

问题主要出现在直接使用 sprintf 操作 string 的内部指针地址 (char)s.c_str() 。 

#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
std::string s1 = "efghijk";
std::string s2 = s1;
std::string s3 = s1;
sprintf((char*)s1.c_str(), "%s", "abcde");

std::cout << "s1=" << s1 << std::endl;
std::cout << "s2=" << s2 << std::endl;
std::cout << "s3=" << s3 << std::endl;
}

输出结果为(j没有显示在string是由于在sprintf时，abcde后面还有一个字符)：
s1=abcdek
s2=abcdek
s3=abcdek

通过 string::resize() 分配内存空间。 通过 string::c_str() 直接获取内存空间的起始地址并写入数据。

这样会导致s1和s2和s3都发生变化，所以尽量不要使用string的.c_str函数进行赋值操作，不然容易由于copy on right导致的无法直观想到的错误。