朋友们、伙计们，我们又见面了，本期来给大家解读一下有关Linux的基础知识点，如果看完之后对你有一定的启发，那么请留下你的三连，祝大家心想事成！
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目录
1. 什么是STL
2. STL六大组件
3. 标准库中的string类
3.1string类
4. string类的常用接口
4.1string类对象的常见构造
4.2string类对象的容量操作
4.3string类对象的访问及遍历操作
4.4string类对象的修改操作
4.5string的非成员函数
5. vs和g++下string结构的说明
5.1vs下的string结构
5.2g++下string结构
1. 什么是STL
STL(standard template libaray-标准模板库)：是C++标准库的重要组成部分，不仅是一个可复用的组件库，而且是一个包罗数据结构与算法的软件框架。
2. STL六大组件
3. 标准库中的string类
string类的文档介绍
3.1string类
1. 字符串是表示字符序列的类2. 标准的字符串类提供了对此类对象的支持，其接口类似于标准字符容器的接口，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。3. string类是使用char(即作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。4. string类是basic_string模板类的一个实例，它使用char来实例化basic_string模板类，并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数(根于更多的模板信息请参考basic_string)。5. 注意，这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。
总结：
- 1. string是表示字符串的字符串类
- 2. 该类的接口与常规容器的接口基本相同，再添加了一些专门用来操作string的常规操作。
- 3. string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator> string;
- 4. 不能操作多字节或者变长字符的序列。
在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std;
4. string类的常用接口
关于string类中的接口有许多许多，在这里只介绍最常用的接口。
4.1string类对象的常见构造
string类构造的参考文档
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string()
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构造空的string类对象，即空字符串
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string(const char* s)
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用C-string来构造string类对象
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string(size_t n, char c)
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string类对象中包含n个字符c
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string(const string&s)
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拷贝构造函数
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void Teststring() { string s1; //空字符串 string s2("hello world!"); //字符串构造 string s3(10, 'x'); //字符构造 string s4(s2); //拷贝构造s2 }
4.2string类对象的容量操作
| size | 返回字符串有效字符长度 |
| length | 返回字符串有效字符长度 |
| capacity | 返回空间总大小 |
| empty | 检测字符串是否为空串，是返回true，否则返回false |
| clear | 清空有效字符 |
| reserve | 为字符串预留空间** |
| resize | re将有效字符的个数改成n个，多出的空间用字符c填充 |
1. size、length、capacity、clear、empty
void Teststring_capacity1() { string s("Hello World!!"); //字符串的有效长度 cout << s.size() << endl; //这两个计算出来的结果都不包含'\0' cout << s.length() << endl; //s的容量 cout << s.capacity() << endl; //判空 cout << s.empty() << endl; //清理数据，但不释放空间 s.clear(); cout << s.empty() << endl; cout << s.capacity() << endl; }
2. resize
void Teststring_capacity2() { string s("Hello World!!"); //1. 指定字符 //多出来的空间用指定字符填充 s.resize(20, 'x'); cout << s << endl; //2. resize大小小于size s.resize(11); cout << s.size() << endl; cout << s << endl; //3. resize大于size // 多出来的空间使用'\0'填充 s.resize(20); cout << s.size() << endl; }
3. reserve
void Teststring_capacity3() { string s("xxx"); cout << s.size() << endl; cout << s.capacity() << endl; //扩容的空间小于预留空间，则不会改变 s.reserve(10); cout << s.size() << endl; cout << s.capacity() << endl; s.reserve(20); cout << s.size() << endl; cout << s.capacity() << endl; }
总结：
- 1. size()与length()方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了与其他容器的接口保持一致，一般情况下基本都是用size()。
- 2. clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。
- 3. resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，不同的是当字符个数增多时：resize(n)用0来填充多出的元素空间，resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的元素空间。注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。
- 4. reserve(size_t n = 0)：为string预留空间，不改变有效元素个数，当reserve的参数小于string的底层空间总大小时，reserver不会改变容量大小。
4.3string类对象的访问及遍历操作
| operator[ ] | 返回pos位置的字符，const string类对象调用 |
| begin+ end | begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭 代器 |
| rbegin + rend | begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭 代器 |
| 范围for | C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式 |
1. operator[ ]
void Teststring_access1() { string s1("Hello World"); string s2 = "Hello World!!!"; //遍历s1 for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++) { //读 cout << s1[i]; } cout << endl; //遍历s2 for (size_t i = 0; i < s2.size(); i++) { //读 cout << s2[i]; } cout << endl; }
2. 迭代器 和 begin+ end、rbegin + rend
void Teststring_access2() { string s = "Hello World!"; //正向迭代器 string::iterator it = s.begin(); //auto it = s.begin(); //使用auto自动识别类型 while (it != s.end()) { //读 cout << *it; ++it; } cout << endl; //反向迭代器 string::reverse_iterator rit = s.rbegin(); //auto rit = s.rbegin(); //使用auto自动识别类型 while (rit != s.rend()) { //读 cout << *rit; ++rit; } cout << endl; }
迭代器默认是可以进行读和写
void Teststring_access3() { string s = "Hello World!"; //遍历 for (size_t i = 0; i < s.size(); i++) { //写 s[i]++; cout << s[i]; } cout << endl; //迭代器 string::iterator it = s.begin(); while (it != s.end()) { //写 *it = 'x'; ++it; } cout << s << endl; }
3. 范围for
void Teststring_access4() { string s = "Hello World!"; // 原理：编译器编译器替换成迭代器 //范围for for (auto ch : s) { //读 cout << ch; } cout << endl; //范围for for (auto& ch : s) { //写 ch++; } cout << s << endl; }
4.4string类对象的修改操作
| push_back | 在字符串后尾插字符c |
| append | 在字符串后追加一个字符串 |
| operator+= | 在字符串后追加字符串str |
| c_str | 返回C格式字符串 |
| find + npos | 从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符在字符串中的位置 |
| rfind | 从字符串pos位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置 |
| substr | 在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回 |
1. 头插、追加、尾删
void Test_modify1() { string s; //尾插 s.push_back('H'); s.push_back('e'); cout << s << endl; //追加 s += "llo"; s.append(" World!"); cout << s << endl; //尾删删除 s.pop_back(); cout << s << endl; }
2.c_str、npos、substr、find
void Test_modify2() { string s = "Hello World!"; //返回C格式的字符串 cout << s.c_str() << endl; size_t pos = s.find('!'); // s[pos]++; cout << s.c_str() << endl; cout << s.substr(2, 5) << endl; cout << s.substr() << endl; //不传参默认从头开始一直截取到尾 }
注意：
1. 在string尾部追加字符时，s.push_back(c) / s.append(1, c) / s += 'c'三种的实现方式差不多，一般情况下string类的+=操作用的比较多，+=操作不仅可以连接单个字符，还可以连接字符串。
2. 对string操作时，如果能够大概预估到放多少字符，可以先通过reserve把空间预留好。
4.5string的非成员函数
| 函数 | 功能说明 |
| operator+ | 尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低 |
| operator>> | 输入运算符重载 |
| operator<< | 输出运算符重载 |
| getline | 获取一行字符串 |
| relational operators | 大小比较 |
string非成员函数相关接口查看的文档
在string中是支持流插入和流提取，因为string中将<< 和 >>运算符重载了
void Test() { string s; //输入 cin >> s; //输出 cout << s << endl; }getline可以获取一行的字符串，并不会因为遇到空格而停下来：
void Test2() { string s; //输入 getline(cin, s); cout << s << endl; }
5. vs和g++下string结构的说明
注意：下述结构是在32位平台下进行验证，32位平台下指针占4个字节
5.1vs下的string结构
string总共占28个字节，内部结构稍微复杂一点，先是有一个联合体，联合体用来定义string中字符串的存储空间：
- 当字符串长度小于16时，使用内部固定的字符数组来存放
- 当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间
union _Bxty { // storage for small buffer or pointer to larger one value_type _Buf[_BUF_SIZE]; pointer _Ptr; char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing } _Bx; 1 2 3 4 5 6这种设计也是有一定道理的，大多数情况下字符串的长度都小于16，那string对象创建好之后，内部已经有了16个字符数组的固定空间，不需要通过堆创建，效率高。其次：还有一个size_t字段保存字符串长度，一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量最后：还有一个指针做一些其他事情。
故总共占16+4+4+4=28个字节。
5.2g++下string结构
G++下，string是通过写时拷贝实现的，string对象总共占4个字节，内部只包含了一个指针，该指针将来指向一块堆空间，内部包含了如下字段：
- 空间总大小
- 字符串有效长度
- 引用计数
struct _Rep_base { size_type _M_length; size_type _M_capacity; _Atomic_word _M_refcount; };
- 指向堆空间的指针，用来存储字符串
朋友们、伙计们，美好的时光总是短暂的，我们本期的的分享就到此结束，欲知后事如何，请听下回分解~，最后看完别忘了留下你们弥足珍贵的三连喔，感谢大家的支持！
