std::stringstream(1)

 在编写应用程序时，我们经常要使用到字符串。C++标准库中的<string>和<sstream>为我们操作字符串提供了很多的方便，例如：对象封装、安全和自动的类型转换、直接拼接、不必担心越界等等。但今天我们并不想长篇累牍得去介绍这几个标准库提供的功能，而是分享一下stringstream.str()的一个有趣的现象。我们先来看一个例子：
     1  #include <string>
     2  #include <sstream>
     3  #include <iostream>
     4  
     5  using namespace std;
     6  
     7  int main()
     8  {
     9      stringstream ss("012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789");
    10      stringstream t_ss("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
    11      string str1(ss.str());
    12  
    13      const char* cstr1 = str1.c_str();
    14      const char* cstr2 = ss.str().c_str();
    15      const char* cstr3 = ss.str().c_str();
    16      const char* cstr4 = ss.str().c_str();
    17      const char* t_cstr = t_ss.str().c_str(); 
    18  
    19      cout << "------ The results ----------" << endl
    20           << "cstr1:\t" << cstr1 << endl 
    21           << "cstr2:\t" << cstr2 << endl
    22           << "cstr3:\t" << cstr3 << endl
    23           << "cstr4:\t" << cstr4 << endl
    24           << "t_cstr:\t" << t_cstr << endl
    25           << "-----------------------------"  << endl;
    26  
    27      return 0;
    28  }
       在看这段代码的输出结果之前，先问大家一个问题，这里cstr1、cstr2、cstr3和cstr4 打印出来结果是一样的么？（相信读者心里会想:结果肯定不一样的嘛，否则不用在这里“故弄玄虚”了。哈哈）
 
       接下来，我们来看一下这段代码的输出结果：
    
        ------ The results ----------
        cstr1:  012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789
        cstr2:  012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789
        cstr3:  abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
        cstr4:  abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
        t_cstr: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
        -----------------------------
    
        这里，我们惊奇地发现cstr3和cstr4竟然不是ss所表示的数字字符串，而是t_ss所表示的字母字符串，这也太诡异了吧，但我们相信“真相只有一个”。下面我们通过再加几行代码来看看，为什么会出现这个“诡异”的现象。
    
     1  #include <string>
     2  #include <sstream>
     3  #include <iostream>
     4  
     5  using namespace std;
     6  
     7  #define PRINT_CSTR(no) printf("cstr" #no " addr:\t%p\n",cstr##no)
     8  #define PRINT_T_CSTR(no) printf("t_cstr" #no " addr:\t%p\n",t_cstr##no)
     9  
    10  int main()
    11  {
    12      stringstream ss("012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789");
    13      stringstream t_ss("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
    14      string str1(ss.str());
    15  
    16      const char* cstr1 = str1.c_str();
    17      const char* cstr2 = ss.str().c_str();
    18      const char* cstr3 = ss.str().c_str();
    19      const char* cstr4 = ss.str().c_str();
    20      const char* t_cstr = t_ss.str().c_str(); 
    21  
    22      cout << "------ The results ----------" << endl
    23           << "cstr1:\t" << cstr1 << endl 
    24           << "cstr2:\t" << cstr2 << endl
    25           << "cstr3:\t" << cstr3 << endl
    26           << "cstr4:\t" << cstr4 << endl
    27           << "t_cstr:\t" << t_cstr << endl
    28           << "-----------------------------"  << endl;
    29      printf("\n------ Char pointers ----------\n");
    30      PRINT_CSTR(1);
    31      PRINT_CSTR(2);
    32      PRINT_CSTR(3);
    33      PRINT_CSTR(4);
    34      PRINT_T_CSTR();
    35  
    36      return 0;
    37  }
    
       在上述代码中，我们把那几个字符串对应的地址打印出来，其输出结果为：
    
        ------ The results ----------
        cstr1:  012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789
        cstr2:  012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789
        cstr3:  abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
        cstr4:  abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
        t_cstr: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
        -----------------------------

        ------ Char pointers ----------
        cstr1 addr:     0x100200e4
        cstr2 addr:     0x10020134
        cstr3 addr:     0x10020014
        cstr4 addr:     0x10020014
        t_cstr addr:    0x10020014
    
       从上面的输出，我们发现cstr3和cstr4字串符的地址跟t_cstr是一样，因此，cstr3、cstr4和t_cstr的打印结果是一样的。按照我们通常的理解，当第17-19行调用ss.str()时，将会产生三个string对象，其对应的字符串也将会是不同的地址。
    
       而打印的结果告诉我们，真实情况不是这样的。其实，streamstring在调用str()时，会返回临时的string对象。而因为是临时的对象，所以它在整个表达式结束后将会被析构。由于紧接着调用的c_str()函数将得到的是这些临时string对象对应的C string，而它们在这个表达式结束后是不被引用的，进而这块内存将被回收而可能被别的内容所覆盖，因此我们将无法得到我们想要的结果。虽然有些情况下，这块内存并没有被别的内容所覆盖，于是我们仍然能够读到我们期望的字符串，（这点在这个例子中，可以通过将第20行删除来体现）。但我们要强调的是，这种行为的正确性将是不被保证的。
    
       通过上述分析，我们将代码修改如下：
    
     1  #include <string>
     2  #include <sstream>
     3  #include <iostream>
     4  
     5  using namespace std;
     6  
     7  #define PRINT_CSTR(no) printf("cstr" #no " addr:\t%p\n",cstr##no)
     8  #define PRINT_T_CSTR(no) printf("t_cstr" #no " addr:\t%p\n",t_cstr##no)
     9  
    10  int main()
    11  {
    12      stringstream ss("012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789");
    13      stringstream t_ss("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz");
    14      string str1(ss.str());
    15  
    16      const char* cstr1 = str1.c_str();
    17      const string& str2 = ss.str();
    18      const char* cstr2 = str2.c_str();
    19      const string& str3 = ss.str();
    20      const char* cstr3 = str3.c_str();
    21      const string& str4 = ss.str();
    22      const char* cstr4 = str4.c_str();
    23      const char* t_cstr = t_ss.str().c_str(); 
    24  
    25      cout << "------ The results ----------" << endl
    26           << "cstr1:\t" << cstr1 << endl 
    27           << "cstr2:\t" << cstr2 << endl
    28           << "cstr3:\t" << cstr3 << endl
    29           << "cstr4:\t" << cstr4 << endl
    30           << "t_cstr:\t" << t_cstr << endl
    31           << "-----------------------------"  << endl;
    32      printf("\n------ Char pointers ----------\n");
    33      PRINT_CSTR(1);
    34      PRINT_CSTR(2);
    35      PRINT_CSTR(3);
    36      PRINT_CSTR(4);
    37      PRINT_T_CSTR();
    38  
    39      return 0;
    40  }
        现在我们将获得我们所期望的输出结果了：
    
        ------ The results ----------
        cstr1:  012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789
        cstr2:  012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789
        cstr3:  012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789
        cstr4:  012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789
        t_cstr: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
        -----------------------------

        ------ Char pointers ----------
        cstr1 addr:     0x100200e4
        cstr2 addr:     0x10020134
        cstr3 addr:     0x10020184
        cstr4 addr:     0x100201d4
        t_cstr addr:    0x10020014
 
        现在我们知道stringstream.str()方法将返回一个临时的string对象，而它的生命周期将在本表达式结束后完结。当我们需要对这个string对象进行进一步操作（例如获得对应的C string）时，我们需要注意这个可能会导致非预期结果的“陷阱”。：）

       最后，我们想强调一下：由于临时对象占用内存空间被重新使用的不确定性，这个陷阱不一定会明显暴露出来。但不暴露出来不代表行为的正确性，为了避免“诡异”问题的发生，请尽量采用能保证正确的写法。