c++的学习之路：9、STL简介与string（1）

一、STL

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。

也就是说STL就是一个模板，这个模板就是整合了很多库让我们方便使用的。

2、STL的版本

从网上我查到了四个版本就是下面的四个。

原始版本

Alexander Stepanov、Meng Lee 在惠普实验室完成的原始版本，本着开源精神，他们声明允许任何人任意运用、拷贝、修改、传播、商业使用这些代码，无需付费。唯一的条件就是也需要向原始版本一样做开源使用。 HP 版本--所有STL实现版本的始祖。

P. J. 版本
由P. J. Plauger开发，继承自HP版本，被Windows Visual C++采用，不能公开或修改，缺陷：可读性比较低，符号命名比较怪异。

RW版本
由Rouge Wage公司开发，继承自HP版本，被C+ + Builder 采用，不能公开或修改，可读性一般。

SGI版本
由Silicon Graphics Computer Systems，Inc公司开发，继承自HP版本。被GCC(Linux)采用，可移植性好，可公开、修改甚至贩卖，从命名风格和编程风格上看，阅读性非常高。

3、STL的六大组件

这个就是仿函数、算法、迭代器、空间配置、容器、配接器就是像下方的图片

4、STL的缺陷

STL库的更新太慢了。这个得严重吐槽，上一版靠谱是C++98，中间的C++03基本一些修订C++11出来已经相隔了13年，STL才进一步更新，STL现在都没有支持线程安全。并发环境下需要我们自己加锁。且锁的粒度是比较大的，STL极度的追求效率，导致内部比较复杂。比如类型萃取，迭代器萃取，STL的使用会有代码膨胀的问题，比如使用vector/vector/vector这样会生成多份代码，当然这是模板语法本身导致的，这个就是我从网上查到的。

二、string

1、为啥学习string类

C语言中，字符串是以'\0'结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP的思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能还会越界访问。

在字符串的实现，这时就不得不提美国的ASCLL码值，就是利用一个字节把各种符号字母变成数字存储，提供了一个很好的思路，这时就出现了一个叫做Unicode的万国码，这个就是按照ASCLL码表的方式存储各国的语言，这个里面有三种，分别是UTF-8、UTF-16、UTF-32各个字节可以存储各国的语言，中国也提出了一个叫做GBK的码表。

2、标准库中的string类

字符串是表示字符序列的类，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，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)，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)，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。

总的来说： string是表示字符串的字符串类，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， string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator>string;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;

下面将根据cplusplus这个网站来介绍和使用几个string类，网站就是下面这个链接。

https://legacy.cplusplus.com/reference/cmath/fmax/?kw=fmax

这个图片中的string介绍，第一句大概意思就是说string是一个关于字符的的对象，第二局就是为了方便使用这个string接口然后封装了这个类，下面这些我看这个文档的时候发现好多都不认识，要一个一个查的才能看的懂。

这个图就是介绍这个类的成员对象的介绍

这个图是成员函数的介绍

这个图是迭代器的介绍

这个图就是容量的介绍

这个图是元素访问的介绍

这个图是修饰符的介绍

这个图是字符串的介绍

这个图是成员常量的介绍

这个图是非成员函数重载的介绍

3、string类的常用接口说明

①string类对象的常见构造

constructor)函数名称	功能说明
string()	构造空的string类对象，即空字符串
string(const char* s)	用C-string来构造string类对象
string(size_t n, char c)	string类对象中包含n个字符c
string(const string&s)	拷贝构造函数

测试代码如下，结果如图，s1没初始化，s2是hello word，s3是s2的拷贝。

void Test()
{
   string s1;
   string s2("hello word!");
   string s3(s2);
   cout << s1 << endl << s2 << endl << s3 << endl;
}

int main()
{
   Test();
   return 0;
}

②string类对象的容量操作

函数名称	功能说明
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	检测字符串释放为空串，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	将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充

下方图片和代码就是上面几个函数的使用，如下方代码可以看出，size和length都是计算长度的，听说好像是因为在刚创建时是用length，后来全部封装了后其他的都是size这个也就改成size了，其他的使用方法如下，具体用法都注释了。

void Test()
{
   // 注意：string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出
   string s("hello, word!");
   cout << s.size() << endl;
   cout << s.length() << endl;
   cout << s.capacity() << endl;
   cout << s << endl;

   // 将s中的字符串清空，注意清空时只是将size清0，不改变底层空间的大小
   s.clear();
   cout << s.size() << endl;
   cout << s.capacity() << endl;

   // 将s中有效字符个数增加到10个，多出位置用'a'进行填充
   // “aaaaaaaaaa”
   s.resize(10, 'a');
   cout << s.size() << endl;
   cout << s.capacity() << endl;

   // 将s中有效字符个数增加到15个，多出位置用缺省值'\0'进行填充
   // "aaaaaaaaaa\0\0\0\0\0"
   // 注意此时s中有效字符个数已经增加到15个
   s.resize(15);
   cout << s.size() << endl;
   cout << s.capacity() << endl;
   cout << s << endl;

   // 将s中有效字符个数缩小到5个
   s.resize(5);
   cout << s.size() << endl;
   cout << s.capacity() << endl;
   cout << s << endl;
}

③ string类对象的访问及遍历操作

函数名称	功能说明
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

下方代码和图片就是string类的三种遍历方式，使用方法如下方代码。

void Test()
{
   string s("hello word");
   // 3种遍历方式：
   // 需要注意的以下三种方式除了遍历string对象，还可以遍历是修改string中的字符，
   // 另外以下三种方式对于string而言，第一种使用最多
   // 1. for+operator[]
   for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
       cout << s[i] ;
   cout << endl;

   // 2.迭代器
   string::iterator it = s.begin();
   while (it != s.end())
   {
       cout << *it ;
       ++it;
   }
   cout << endl;
   // 3.范围for
   for (auto ch : s)
       cout << ch;
   cout << endl;
}

int main()
{
   Test();
   return 0;
}

④string类对象的修改操作

函数名称	功能说明
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

可以从下方代码中看出这几个函数的用法。

void Test()
{
   string str;
   str.push_back(' '); // 在str后插入空格
   str.append("hello"); // 在str后追加一个字符"hello"
   str += 'w'; // 在str后追加一个字符'b'
   str += "ord"; // 在str后追加一个字符串"it"
   cout << str << endl;
}

int main()
{
   Test();
   return 0;
}