为什么==运算符，用于相对于任一字符串长度的字符串比较线性时间（看似是？）

Question

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <string>
using namespace std::chrono;
int main(int arc, char* argv[]) {
    const std::string password = "a";
    int correct = 1;
    auto start = high_resolution_clock::now();
    if(password != argv[1])
        correct = 0;
    auto end = high_resolution_clock::now();
    auto elapsed = duration_cast<nanoseconds> (end-start).count();
    std::cout << "time: " << elapsed << "\n";
    return correct;
}

[“ a” ==“ b”和“ a” ==“ bbbbbbbbbbbbb ...”的比较平均要长50％以上（长度〜250）。

为什么会这样？看到第一个字符不相等（或者字符串的长度不相等）后，字符串比较功能是否应该立即中断？

[许多参考文献还提到，字符串比较在两个输入字符串的长度上都是线性复杂度（例如https://en.cppreference.com/w/cpp/string/basic_string/operator_cmp）。我不明白为什么会这样。非常感谢您的帮助。

Answer 1

字符串== operator依赖于compare()方法。查看我的TDMGCC上的可用实现，我发现了这一点：

// This is the overloaded one called when you compare to argv[1]
  template<typename _CharT, typename _Traits, typename _Alloc>
    int
    basic_string<_CharT, _Traits, _Alloc>::
    compare(const _CharT* __s) const
    {
      __glibcxx_requires_string(__s);
      const size_type __size = this->size();
      const size_type __osize = traits_type::length(__s);
      const size_type __len = std::min(__size, __osize);
      int __r = traits_type::compare(_M_data(), __s, __len);
      if (!__r)
    __r = _S_compare(__size, __osize);
      return __r;
    }

如您所见，在比较长度之前，它首先将其称为traits_type::compare()，它基本上是memcmp()：

      static int
      compare(const char_type* __s1, const char_type* __s2, size_t __n)
      { return __builtin_memcmp(__s1, __s2, __n); }

因此，如果我没记错的话，比较将是您提到的线性时间。

Answer 2

这里首先要注意的是operator==()内部使用compare()方法，如here所述。

如here和here所述，compare()方法的许多实现依赖于memcmp。 （或某些等效函数），您可以在this C实现中看到memcmp使用的算法具有线性时间复杂度。该特定实现在下面给出。

int
memcmp (const PTR str1, const PTR str2, size_t count)
{
  register const unsigned char *s1 = (const unsigned char*)str1;
  register const unsigned char *s2 = (const unsigned char*)str2;

  while (count-- > 0)
  {
    if (*s1++ != *s2++)
      return s1[-1] < s2[-1] ? -1 : 1;
  }
  return 0;
}

由于compare()方法的这种内部实现以及所涉及的优化，您可能需要更大尺寸的字符串，才能观察该方法执行所花费的时间中的线性趋势。