太久没更新博文了，水一篇凑数

从 String View 说起

C 风格的字符串常常需要自己记录长度、管理生命周期，涉及长度变化时更是比较麻烦。于是在 C++ 中我们有了 std::string，并且有了与之配套的一系列函数，比如 std::stoi，对应 C 里面的 atoi。这个函数的声明如下：

int stoi(const std::string& str, std::size_t* pos = 0, int base = 10);

这个接口接受一个 const std::string&，乍看或许是理所应当的：我是 C++ 函数，我需要读取字符串，但是我不需要修改它。实际上，C++ 中有很多接受 const std::string& 的函数，然而很遗憾，这个设计是失败的。

考虑这样一种情况，我们需要读取一个 std::string 里的子串，但我们不需要修改它。比如对一个拥有很多数字的字符串进行连续 parse ，或者在某个大文本里找到某个模板再对匹配结果进行进一步筛选。这种情况下，这些接受 const std::string& 的函数就变得不好用了，因为子串不是一个 std::string 对象。我们往往不得不把子串复制到一个新的 std::string 对象里，造成了额外的开销。

类似的常见情况还有，我们接收到了一个 C 风格的字符串，以 char* str + size_t len 的形式，而我们希望能在这个字符串上使用各种 C++ 函数的功能。比如跟 C 接口交互的时候，或者用 buffer 从别的地方接收字符串数据的时候。

所以要怎么解决呢？我们可以采用 C 风格的接口，即 char* str + size_t len，或者采用迭代器风格的接口，即 char* begin + char* end。而将这两个参数合起来，我们就得到了 std::string_view ——只读字符串接口的正确答案。它不仅比 const std::string& 更泛用，而且在没有发生 SSO 的情况下，它还比 const std::string& 减少了一次指针跳转。

Rust 很早就想明白了这个问题，一开始就提供了 String（对应 C++ 的 string）和 &str（对应 C++ 的 string_view），并且在各个接口上统一了用法。而 C++ 则是群魔乱舞，什么样的接口都有。

泛型的困境

假设你现在在写一个泛型容器 map<K, V>，你要给他添加一个 .find 成员来进行查找。那么 .find 的参数应该是什么呢？一般来说 const K& 就可以了，但要是 K = std::string，那么就会遇到前面所说的问题了。给 std::string 做一个特化吗？不，我们要考虑更一般的问题，即如何在泛型里处理一个类型有多种表示的情况。我们应该允许 .find 的参数是其他一些和 K 有关系的类型。C++ 的异质查找（heterogeneous lookup）说的就是这么样一种操作，异质在这里指的是存储的类型和查询的类型不一样。

要解决这个问题也并不是很困难。在 std::map 等容器中原本就有一个 Compare 泛型参数用于设置比较器，我们只要接收一个可以比较不同类型的比较器并且把 .find 的参数放宽到任意类型就可以了。

默认情况下，Compare 的值是 std::less<Key>，其 operator() 函数只能用于 Key 和 Key 的比较。在 C++14 后，std::less 等函数新增加了 void 特化，其 operator() 函数是一个模板，接受任意类型并返回 std::forward<T>(lhs) < std::forward<U>(rhs) 。我们只要将 std::map 的 Compare 参数设置成 std::less<> 即可使用异质查找。

using namespace std::literals::string_view_literals;
std::map<std::string, int, std::less<>> foo;
foo.find("key"sv);

或者你也可以定制自己的比较器，只要它有个合法的成员类型 is_transparent，也会启用异质查找。

以上是对 std::map 和 std::set 而言的。对于 unordered 系列容器，则是要求 Hash::is_transparent 和 KeyEqual::is_transparent。另外 unordered 系列容器的异质查找在 C++20 才被加入。

Rust 里的解决方案则是用一个 Borrow trait 来描述这种关系，相对来说约束更大一些。有兴趣的可以自行阅读文档，这里就不展开讲了。

很遗憾 C++ 太晚意识到这些问题了，导致留下了大量的失败设计。为了兼容性考虑，异质查找不能默认启用，这导致启用了异质查找的和不启用的两个 std::map 类型是不一样的。所以即使这项功能已经可用，你也可能受限于旧有接口。