条款14：缓式优化，之二：（1）

引入缓式优化 难度：3

copy-on-write是一种常用的优化技术，你知道如何实现它吗？

Original::String（见条款13）好倒是好，但有时候，在得到一个字符串对象的复制对象后，用户可能不会在使用中对它做任何修改，然后又把它丢弃了。

"这好像有点丢人，"条款13中Original::String的设计者可能会对自己不 满，"我每次都做了分配新缓冲区的所有工作（开销会很昂贵），可是，如果所有用户只是从新字符串中读取数据然后将其摧毁，那么，我所做的其实完全没有必要。我可以只是让两个字符串对象在底层共享一个缓冲区，暂时避免复制操作；只是在确实知道需要复制的时候，也就是，当其中一个对象试图修改这个字符串的时候，我才进行复制。采用这种方法，如果用户永远不修改这个复制对象，我就永远不用做额外的工作!"

脸上带着微笑，眼里充满着坚定，这个程序员设计了一个Optimized::String，他使用了一个copy-on-write实现（也称"缓式复制"），对底层字符串实体实施引用计数：

namespace Optimized  
{  
class StringBuf  
{  
public:  
StringBuf();                        // 开始为空  
～StringBuf();                       // 删除缓冲区  
void Reserve( size_t n );   // 保证len >= n  
 
char*    buf;                   // 分配的缓冲区  
size_t  len;                    // 缓冲区长度  
size_t  used;                   // 实际使用的字符数量  
unsigned refs;              // 引用计数  
 
private:  
// 禁止复制 ...  
//  
StringBuf( const StringBuf& );  
StringBuf& operator=( const StringBuf& );  
};  
 
class String  
{  
public:  
String();                       // 开始为空  
～String();                      // 递减引用计数  
    //(如果refs==0则删除缓冲区)  
String( const String& );    // 指向同一缓冲区  
        // 并递增引用计数  
void  Append( char );           // 增添一个字符  
 
// ...省略operator=()等...  
 
private:  
StringBuf* data_;  
};  
} 

你的任务是：实现Optimized::StringBuf和Optimized::String。  你可能需要增加一个私有的String::AboutToModify()辅助函数，以简化处理逻辑。

解答

首先看看StringBuf。注意，默认的以成员为单位的复制和赋值操作对于StringBuf来说没有意义，所以二者都被禁止掉了（声明为private但没有定义）。

这里，Optimized::StringBuf所完成的工作正是当初Original::String所做工作的一部分。StringBuf的默认构造函数和析构函数正如你所估计的那样：

namespace Optimized  
{  
 
StringBuf::StringBuf() : buf(0), len(0), used(0), refs(1) { }  
 
StringBuf::～StringBuf() { delete[] buf; }  
Reserve()也和 Original::String中的那个类似:  
void StringBuf::Reserve( size_t n )  
{  
if ( len < n )  
{  
size_t newlen = max ( len* 1.5, n );  
char*   newnewbuf = new char[ newlen ];  
copy( buf, buf+used, newbuf );  
 
delete[] buf;   // 现在,所有实际工作已经完成,  
buf = newbuf;  // 所以,获得拥有权  
len = newlen;  
}  
} 

StringBuf就这些。

再看看String本身。默认构造函数很容易实现：

String::String() : data_(new StringBuf) { }