如何在编译时进行短字符串优化？

免责声明：此答案需要 C23 才能可靠工作

为了使复合文字成为保证编译时常量，必须将它们指定为 C23 特定的功能。否则，如果没有它，可能会也可能不会起作用，这取决于编译器及其对标准的解释。constexprconstexpr

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这是可以做到的，但我不得不重新设计结构。我可以有一个命名的联合成员，并使用运算符有条件地将其初始化为不同的复合文字，而不是使用未命名的嵌套联合：String?:

typedef union Data {
    char *ptr, buf[sizeof(char *)];
} Data;
typedef struct String {
    size_t size;
    Data data;
} String;
#define CONSTANT_STRING "Hello"
static constexpr String string = {
    .size = sizeof(CONSTANT_STRING)-1,
    .data = sizeof(CONSTANT_STRING) > sizeof(char *)
        ? (constexpr Data){.ptr = CONSTANT_STRING}
        : (constexpr Data){.buf = CONSTANT_STRING}
};

我想补充一点，空间比您在 中实际使用的空间要多，因为 1-8 之间的数字值不需要类型......structsize_t

在 64 位系统上使用时，以下不完整的示例将为小字符串优化增加 7 个字节的空间：

typedef struct my_string_s {
   unsigned char len[sizeof(size_t)];
   char * ptr;
} my_string_s;

这里有一个“野生”的例子。

facil.io C STL String 模块具有更好的优化，但这来自 CLI 模块，它显示了这种方法的工作原理。它专为 64 位系统设计，可能会在 32 位系统上增加额外的 4 字节开销（但这 4 个字节将由短字符串使用）：

/* Note: requires some macros and includes from the facil.io C STL core header */

/** string container */
typedef struct {
  uint8_t em;     /* embedded? const? how long? */
  uint8_t pad[3]; /* padding - embedded buffer starts here */
  uint32_t len;   /* if not embedded, otherwise see `em` */
  char *str;      /* if not embedded, otherwise see `pad` */
} fio_cli_str_s;

/* cli string free / destroy by context */
FIO_SFUNC void fio_cli_str_destroy(fio_cli_str_s *s) {
  if (!s || s->em || !s->str)
    return;
  FIO_LEAK_COUNTER_ON_FREE(fio_cli_str);
  FIO_MEM_FREE_(s->str, s->len);
  *s = (fio_cli_str_s){0};
}

/* cli string info */
FIO_IFUNC fio_buf_info_s fio_cli_str_buf(fio_cli_str_s *s) {
  fio_buf_info_s r = {0};
  if (s && (s->em || s->len))
    r = ((s->em) & 127) ? (FIO_BUF_INFO2((char *)s->pad, (size_t)s->em))
                        : (FIO_BUF_INFO2(s->str, (size_t)s->len));
  return r;
}

/* cli string copy */
FIO_SFUNC fio_cli_str_s fio_cli_str_copy(fio_buf_info_s s) {
  fio_cli_str_s r = {0};
  if (s.len < sizeof(r) - 2) {
    r.em = s.len;
    FIO_MEMCPY(r.pad, s.buf, s.len);
    return r;
  }
  r.len = (uint32_t)s.len;
  r.str = (char *)FIO_MEM_REALLOC_(NULL, 0, s.len + 1, 0);
  FIO_ASSERT_ALLOC(r.str);
  FIO_LEAK_COUNTER_ON_ALLOC(fio_cli_str);
  FIO_MEMCPY(r.str, s.buf, s.len);
  r.str[r.len] = 0;
  return r;
}

/* cli string tmp copy */
FIO_SFUNC fio_cli_str_s fio_cli_str(fio_buf_info_s s) {
  fio_cli_str_s r = {0};
  if (s.len < sizeof(r) - 2) {
    r.em = s.len;
    FIO_MEMCPY(r.pad, s.buf, s.len);
    return r;
  }
  r.em = 128; /* mark as const, memory shouldn't be freed */
  r.len = (uint32_t)s.len;
  r.str = s.buf;
  return r;
}