C++用了20年才让std::string不在堆上分配短字符串——从COW的引用计数到SSO的union trick

写C++的人大概都有过这样的疑惑：std::string到底有多大？

随手写一行sizeof(std::string)，GCC编出来是32，Clang编出来可能是24，MSVC编出来也是32。同一个标准库类，三家编译器给出三个不同的答案。更奇怪的是，你用std::string s = "hello"构造一个5字符的字符串，然后在调试器里看它的内部结构，会发现一件反常识的事——字符数据直接存在对象内部的一个char数组里，根本没有调用malloc，根本没有堆分配。

但你把字符串换长一点，比如std::string s = "this is a somewhat longer string"，再看调试器——布局完全变了，对象内部出现了一个指向堆内存的指针，字符数据被malloc丢到了堆上。

分界线在哪里？libstdc++是15个字符，libc++是22个字符，MSVC STL也是15个字符。同一个std::string，三家标准库对"短"的定义差了将近50%。

这个"短字符串不分配堆内存"的优化叫SSO（Short String Optimization）。它是今天所有主流C++标准库的默认实现策略。但很多人不知道的是，SSO并不是std::string从一开始就有的设计。在SSO之前，C++标准库用了另一种完全不同的策略来优化字符串——COW（Copy-On-Write，写时拷贝）。GCC的libstdc++从1997年左右开始使用COW策略，一直用到2015年GCC 5发布时才正式切换到SSO。

从COW到SSO，中间隔了将近20年。