深入解析CString的内存结构.doc

深入解析MFC - CString的内存结构 VC6的时候记得看过CString的源代码，并不复杂，应该是从VC7开始，MFC和ATL共用一个CString了，新的CString使用了模板技术和其它技术，值得一提。先看CString的定义：typedef CAtlString CString;如果想明确使用ANSI和UNICODE版本，可以使用CStringA和CStringW，看它们的定义：typedef CAtlStringW CStringW;typedef CAtlStringA CStringA;以上三个Atl版本的String，其定义为：typedef CStringT wchar_t, StrTraitATL CAtlStringW;typedef CStringT char, StrTraitATL CAtlStringA;typedef CStringT TCHAR, StrTraitATL CAtlString;因此，CStringT才是真实的CString类。templateclass CStringT : public CSimpleStringT BaseType, _CSTRING_IMPL_:_MFCDLLTraitsCheck:c_bIsMFCDLLTraits ;CStringT有两个模板参数，第一个表明字符类型，第二个参数从源代码中知道是StrTraitATL：template typename _BaseType = char, class StringIterator = ChTraitsOS class StrTraitATL : public StringIteratorpublic: static HINSTANCE FindStringResourceInstance(_in UINT nID) throw() return( AtlFindStringResourceInstance( nID ) ); static IAtlStringMgr* GetDefaultManager() throw() return( &g_strmgr ); ;从类声明看到他提供了一个字符串管理器，字符迭代器和从资源中获得字符串的功能。字符串管理器比较重要，后面会提到。CStringT没有成员变量，封装了很多好用的字符串函数，数据在基类CSimpleStringT中。CSimpleStringT只有一个成员变量m_pszData，不要小看这个变量，在它身上，有着很多秘密，绝对不是他的声明那么朴实：PXSTR m_pszData;PXSTR就是char或者wchar_t，只不过被模板的特化技术封装了一下。CSimpleStringT没有直接操作m_pszData，而是通过成员函数GetData来获得，看一下这个函数：CStringData* GetData() const throw() return( reinterpret_cast( m_pszData )-1 );这 个函数将m_pszData指向的内存转成CStringData类型，然后往前移动sizeof(CStringData)的长度，指向了一个 CStringData对象。m_pszData的秘密就在此处，实际上，每次分配内存时，都会多分配一段sizeof(CStringData)长度的 内存，最前面这段数据格式化为CStringData对象，然后m_pszData指向其后的数据，这才是字符串。|_|_|CStringData m_pszData再看CStringData的声明：struct CStringData IAtlStringMgr* pStringMgr; / String manager for this CStringData int nDataLength; / Length of currently used data in XCHARs (not including terminating null) int nAllocLength; / Length of allocated data in XCHARs (not including terminating null) long nRefs; / Reference count: negative = locked / XCHAR datanAllocLength+1 / A CStringData is always followed in memory by the actual array of character data;CStringData包含了这个字符串的所有信息，包括字符串长度，内存长度和引用计数，另外还有一个字符串管理器指针，这个指针从前面所提到的模板参数StrTraitATL中得到。再看看接口IAtlStringMgr的声明：_interface IAtlStringMgrpublic: / Allocate a new CStringData CStringData* Allocate( int nAllocLength, int nCharSize ) throw(); / Free an existing CStringData void Free( CStringData* pData ) throw(); / Change the size of an existing CStringData CStringData* Reallocate( CStringData* pData, int nAllocLength, int nCharSize ) throw(); / Get the CStringData for a Nil string CStringData* GetNilString() throw(); IAtlStringMgr* Clone() throw();IAtlStringMgr提供了字符串内存的分配和销毁。具体实现参考类CAfxStringMgr。 我们还是先看看一个字符串是如何赋值的吧，给下面第二行代码加上断点，调试进入：CString s;s = LHello world;一直跟踪到wmemcpy_s函数，才找到了拷贝的函数，以下是堆栈：s = LHello world;CStringT:operator=() / a CSimpleStringT:operator=() / b SetString(const wchar_t * pszSrc) / c SetString(const wchar_t * pszSrc, int nLength) / d CopyChars / e一行行来分析：a，调用基类CSimpleStringT的操作符=b，调用SetStringc，求字符串pszSrc长度，调用两个参数的SetStringd，调用GetBuffer分配内存空间，然后判断新字符串是否与现有字符串重叠，重叠调用CopyCharsOverlapped拷贝新字符串，不重叠调用CopyCharse，CopyChars就是wmemcpy_s在上面的步骤中，值得关注的GetBuffer函数。我们继续进入这个函数看看发生了什么：SetStringGetBuffer / a PrepareWrite / b PrepareWrite2 / c Fork / d CAfxStringMgr:Allocate / e _malloc_dbg / fa，调用PrepareWriteb，判断引用计数是否大于1或者长度不够，满足任意一个条件，都需要调用PrepareWrite重新分配内存，否则直接返回m_pszDatac，首先判断新申请的长度是否小于已经内存长度，如果小于，则将长度设置为已有内存长度。然后判断引用计数是否大于1，是则调用Fork重新申请内存。如果引用计数不大于1，则看是否需要申请内存，是则重新分配。重新分配有一个简单的原则，以下这段比较清楚：if( pOldData-nAllocLength nAllocLength; if( nNewLength 1024 ) nNewLength += 1024; else nNewLength *= 2; if( nNewLength nLength ) nNewLength = nLength; Reallocate( nNewLength );d，取出旧的CStringData，克隆一个IAtlStringMgr，并分配nLength长度的内存。格式化新分配的内存，并释放旧内存。注意释放的方式，并不是直接free内存，而是调用了CStringData的Release：void Release() throw() ATLASSERT( nRefs != 0 ); if( _AtlInterlockedDecrement( &nRefs ) Free( this ); 可以看到只有引用计数小于或等于0了，才会直接free内存。e，具体看代码吧：CStringData* CAfxStringMgr:Allocate( int nChars, int nCharSize ) throw() size_t nTotalSize; CStringData* pData; size_t nDataBytes; nDataBytes = (nChars+1)*nCharSize; nTotalSize = sizeof( CStringData )+nDataBytes; pData = (CStringData*)m