一、CString初探：

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???在CString的實現中，其最基礎的類結構如下：

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?? CString其實只有一個數據成員m_pszData，這個成員指向了字符串的首地址。但在MFC的具體實現中，?m_pszData?指向的其實是?CStringData?后面的一塊數據的首地址。比如執行

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CString strHello = _T("hello");

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???這樣一條語句之后，m_pszData的指向其實是下面這個樣子：

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? ? ? ? ? ? ? ? ?m_pszData

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ??↓

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? ? +---------------+--+--+--+--+--+---+

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? ? | ?CStringData? |?h??|??e?|? ?l?|??l?|? ?o?|??\0?|

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? ? +---------------+--+--+--+--+--+---+

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???我們知道，CStringData里面的信息如下：

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IAtlStringMgr* pStringMgr; --> 執行Allocate、Reallocate、Free等操作；重要的一點，提供GetNilString方法的實現（下文會講到）；int nDataLength; --> 字符串的實際長度（通過SetLength等函數可操作這個大小）；int nAllocLength; --> 實際分配的空間大小（除非重新分配，否則這個大小不可變）；int nRefs; --> 明顯為了支持 CopyOnWrite 機制，為引用計數

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???我們可以看出，CStringData里面有字符串的長度信息，但在CAfxStringMgr::Allocate的時候確實又為?'\0'?分配了空間。

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???也就是說，每當字符串發生更改或者觸發了?CopyOnWrite?的機制時，就會調用?CAfxStringMgr?的?Allocate/Reallocate?函數進行分配空間，分配的大小為：

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????? (nChars + 1) * nCharSize + sizeof(CStringData)

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二、CStringData和m_pszData的關聯

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???當執行CString的默認構造函數時，會調用前面我們提到的CAfxStringMgr::GetNilString返回一個CStringData的指針，這個指針指向全局的一個CNilStringData。CNilStringData如下：

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?? CNilStringData派生自CStringData，額外擁有一個?achNil?的數組成員，這個數組初始化為空字符串。通過這個achNil，保證了一個經過調用默認構造函數初始化的CString，其指向的真正的字符串是一個空串。CSimpleStringT的構造函數如下：

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注意，這里為什么是一個長度為2的數組？原來，有時候我們需要兩個'\0'結尾的字符串——比如用 GetOpenFileName 打開一個文件的時候，需要在 OPENFILENAME 的 lpstrFilter填入一個兩個'\0'結尾的字符串 ，這樣，萬一我們用一個默認的CString空串來傳值的時候，不會造成Crash。

???重要的是接下來的Attach操作，通過Attach操作，將這個CStringData*與CSimpleStringT::m_pszData執行了關聯：

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?? pData->data()?具體做了哪些操作呢？

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? ? ?可以看出，data()?是CStringData類里的一個成員函數，它返回this指針加1之后的一個指針。我們知道，對于一個類型為T*的指針，對它取偏移，得到的實際地址是：ptr + sizeof(T) * offset。所以，針對一個CStringData*的指針作偏移，得到的地址是緊挨在CStringData之后的那塊數據塊的地址。

? ?這樣，就順理成章的將字符串的真正的指針m_pszData和描述字符串信息的CStringData關聯了起來。那么，我們也可以很容易的通過m_pszData反推出CStringData的指針，CSimpleStringT::GetData這個成員方法就提供了這么一個操作：

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???先把?m_pszData?強轉為?CStringData*?的類型，再在這個基礎上做?-1?的偏移，得到的就是真正的CStringData的地址。

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三、CopyOnWrite機制的觸發

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???CopyOnWrite——寫時復制機制，這個機制也算非常常見了。我第一次接觸這個機制，是DLL的寫時復制，當要手動Hook一個DLL中的API時，會在API開頭手動寫入跳轉匯編，這時候，系統會復制一份DLL鏡像給我們，不會影響到加載該DLL的其他進程。

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???CopyOnWrite，說白了：就是大家先共享一份數據，可以進行共享只讀操作，事情順利進行；突然有個家伙想修改這份數據里的某一個地方，如果發現這塊數據是由多個人共享的，那好，你自己把這份數據復制一份，然后把共享的引用計數減一，然后你自己去玩吧。

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?? CString也是提供了這樣一個CopyOnWrite機制的，其中，CSimpleStringT::Fork函數就提供了這樣一個操作，具體分為下面幾步：

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????? 1>?它根據傳入的一個長度分配一段新的空間；——?Allocate(nLength, …)

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????? 2>?把舊數據拷貝到新的空間里面；——?CopyChars(…)

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????? 3>?舊數據塊的引用技術減1；?——?pOldData->Release()

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?????? ?4>?把m_pszData和新的數據塊關聯起來。——?Attach(pNewData)

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???那么，什么時候會觸發CopyOnWrite機制呢？一般來說，對CString進行寫操作的所有方法，都會觸發該機制，Write操作都會進行，但只有該字符串的數據塊被共享的時候，或者舊的CStringData::nAllocLength不足以存放新的字符串的時候，才會執行Copy操作。這些對CString進行寫操作的方法，大家通過使用經驗和肉眼，很容易就可以分辨出來。

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四、?operator LPCTSTR及GetBuffer的故事

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??1> operator LPCTSTR：

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?? OK，有些API接受的入參可能不是CString，而是一個char*或者wchar_t*的字符串指針，這時候，我們往往會用到?LPCTSTR?的一個隱式轉換函數——operator LPCTSTR，如你所想，它干了你想讓它干的，就是返回m_pszData：

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???呃，PCXSTR，說好的LPCTSTR呢？原來，對wchar_t類型的字符串，PCXSTR的定義是這樣的，還是LPCWSTR，這里夾雜的大寫“C”，保留了const屬性：

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???這里我們要注意了：當我們執行?(LPCTSTR)str?這樣一個強轉操作，就會調用到?operator PCXSTR?這個轉換函數，返回的是帶const屬性的字符串指針，所以，我們不應該對這個指針做任何的寫操作。比如：

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CString str1 = _T("hello");CString str2 = str1; // 這時候 str1 和 str2 共享字符串 "hello" 的數據塊LPCTSTR pcszAddr = (LPCTSTR)str1;LPTSTR pszEvil = const_cast<LPTSTR>(pcszAddr); // 我們邪惡一下pszEvil[0] = _T('H'); // 強制改一下，這時候 str1 和 str2 都變成了 "Hello" 了！

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???所以，當我們要對字符串只讀的時候，應該使用這個隱式轉換符，或者調用CSimpleStringT::GetString方法，這兩個操作完全等價：

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?? 2> GetBuffer：

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???比起GetString或者operator PCXSTR，GetBuffer函數就有趣多了。

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???這里我們注意到，返回的是PXSTR而不是PXCSTR，也就是說，GetBuffer返回的字符串，是不帶const屬性的，我們可以進行寫操作——那么，為了不影響其他共享的字符串，這里觸發了CopyOnWrite機制！——當然，如果pData->IsShared返回FALSE的話，說明沒有共享，是不會Copy的。我們再嘗試邪惡一把：

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CString str1 = _T("hello");CString str2 = str1; // 這時候 str1 和 str2 共享字符串 "hello" 的數據塊LPTSTR pszEvil = str1.GetBuffer();pszEvil[0] = _T('H'); // 強制改一下，這時候 str1 變成了 "Hello"，str2 依然為 "hello"！

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???可以看出，我們通過GetBuffer得到的字符串指針，是可以寫的，不會影響到其他字符串。很遺憾，這里，我們沒有邪惡成功。

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??3> GetBuffer的重載版本：

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?? What！還有重載版本？對的，CString還有一個重載了的GetBuffer函數，這個重載版本接收一個int的長度作為入參：

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???繼續調用了PrePareWrite，繼續往下跟：

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???發現新需求的長度比已經分配的小，或者字符串數據塊被共享，就調用PrepareWrite2，否則，直接返回m_pszData，我們繼續往下跟：

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???這里，第二個if分支，發現數據被共享，直接執行Fork進行Copy操作，接下來的elseif分支，如果沒被共享，但已分配的最大長度小于用戶請求的長度，則進行擴容，然后調用Reallocate進行重新分配。

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?? Reallocate的執行，大家可以參見源代碼，這里就不貼了，其實現，大概可以想到個八九分吧。Fork和Reallocate最后都執行了Attach操作，將新數據塊和m_pszData關聯起來。

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五、“到底要不要ReleaseBuffer，This is a Question!”

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???那么，大家的疑問一直糾結在這里，GetBuffer之后，到底要不要ReleaseBuffer？

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??1> ReleaseBuffer干了什么？

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???我們要判斷一個函數該不該調用的時候，如果一直找不到想要的結果，參考源代碼，不失為一個好選擇：

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?? ReleaseBuffer如果你不傳任何參數進去，它會取字符串的真實長度（這里通過調用wcslen獲取），然后進行SetLength操作。但如果你傳了一個長度，它會直接用這個長度進行SetLength操作。

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?? SetLength干了什么？只是把新的長度賦到CStringData里面，并且把字符串按新長度，在對應的位置塞入?'\0'：

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“哦，哦，怎么感覺滿世界都是坑吶！”——你這樣埋怨道！我們發現，ReleaseBuffer干了一件與它的名字完全不符的一件事，你這是鬧哪樣？結合ReleaseBuffer做的操作，我們完全有理由相信：UpdateBuffer這個函數名，更適合這么一個操作！

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??2>?什么情況下需要調用ReleaseBuffer：

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???那么什么情況下需要調用ReleaseBuffer呢？我們看到，GetBuffer返回的是可寫的指針，也就是說，我們得到這個字符串指針的時候，如果發生了一些寫操作，那么，CString是不知道我們干了什么的，因為我們沒通過CString提供的接口去操作。所以，我們需要ReleaseBuffer（UpdateBuffer什么時候能被扶正？）來把字符串的新長度更新到CString里面——具體點，更新到CStringData里面，因為我們調用CString::GetLength的時候，需要用到這個長度：

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???舉個具體的例子：

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CString str = _T("Hello World!");LPSTR pszAddr = str.GetBuffer(); // pszAddr 為 "Hello World!"int nStrLength = str.GetLength(); // nStrLength 為12pszAddr[6] = 0; // pszAddr 變成了 "Hello"，但str這個對象并不知道，它的m_pszData已經不是從前的那個它了int nStrAfterChangeLength = str.GetLength(); // str依然相信，nStrAfterChangeLength 依然是 12str.ReleaseBuffer(); // 我們讓第三方悄悄告訴str，你的m_pszData已經變了，你最好重新審視一下它int nStrAfterUpdateLength = str.GetLength(); // nStrAfterUpdateLength 變成了 5，雖然變短了，但str不得不接受這個現實

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轉載于:https://www.cnblogs.com/pangblog/p/3301759.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的CString的部分实现剖析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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