Wie implementiert libc Short String Optimization (SSO)?

Mechaniken der Short-String-Optimierung in libc

Short-String-Optimierung (SSO) ist eine Technik, die verwendet wird, um die Leistung von String-Operationen durch Speichern zu verbessern Kleine Zeichenfolgen direkt im Speicher des Zeichenfolgenobjekts, anstatt separaten Speicher auf dem Heap zuzuweisen. Diese Optimierung reduziert den Overhead der dynamischen Speicherzuweisung und verbessert die Speicherlokalität.

libc SSO-Implementierung

• Größenschwelle: Die maximale Größe für SSO variiert je nach Architektur. Auf 32-Bit-Maschinen qualifizieren sich Zeichenfolgen mit bis zu 10 Zeichen für SSO. Auf 64-Bit-Maschinen sind es bis zu 22 Zeichen.
• Datenspeicherung: In SSO-Strings enthält das erste Byte des String-Objekts ein Flag, das angibt, ob der String kurz oder lang ist. Die verbleibenden Bytes stellen die String-Daten dar.
• Größenextraktion: Da das Größenfeld nur in 7 Bits gespeichert ist, muss es verschoben werden, um die tatsächliche Größe zu erhalten:

size_type __get_short_size() const {
    return __r_.first().__s.__size_ >> 1;
}

Lang Strings

• Layout: Lange Strings verwenden ein separates Kapazitätselement, um die tatsächliche Kapazität des Strings zu speichern.
• Kapazitätszugriff: Der Getter und Setter für die Kapazität einer langen Zeichenfolge verwenden eine Maske (__long_mask), um is_long zu umgehen bit.

_LIBCPP_ABI_ALTERNATE_STRING_LAYOUT

Das Flag _LIBCPP_ABI_ALTERNATE_STRING_LAYOUT ordnet die Datenelemente des String-Objekts neu an und platziert den Datenzeiger zuerst. Diese Änderung soll die Ausrichtung verbessern und möglicherweise die Leistung steigern, sollte jedoch mit Vorsicht angewendet werden, da sie zu einem anderen ABI führt.

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