C++ ─── STL 以及string

news2024/11/22 13:33:12

前言：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

STL的六大组件

1. 为什么学习string类？

1.1 C语言中的字符串

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。

2. 标准库中的string类

2.1 String 的文档介绍

https://cplusplus.com/reference/string/string/?kw=string

        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 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;

2.2 string类的常用接口说明

重点：STL类的接口可以在Cplusplus.com中查找，先查找STL类，再在其中找接口函数。

1. string类对象的常见构造

constructor函数名称 功能说明

string() （重点） 构造空的string类对象，即空字符串

string(const char* s) （重点） 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) （重点） 拷贝构造函数

	std::string s1;
	std::string s2("hello csdn");
	std::string s3(10, 'B');
	std::string s4(s2);
	std::string s5 = s2;

2. string类对象的容量操作

函数名称    功能说明

size（重点）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（重点）   检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false

clear（重点）清空有效字符

reserve （重点）          为字符串预留空间**

resize（重点）    将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充

注意：

         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)

        管理string的size

        都是将字符串中有效字符个数改变到n个，size能增大（用0（不是字符'0'）或者char c来填）能减少 直接减少内容也减少。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（capacity）总大小不变。

        4. reserve(size_t res_arg=0)：

        管理string的capacity

        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。

g++可以缩容，而VS不会缩容，如以上代码所示：开到111大小VS就不会缩减capacity。

5.size length capacity

size字符串的长度

length字符串的长度

capacity字符串的容量（比实际空间少一个，存了'/0'）g++和VS都不将'/0'计入capacity中

string在调用时会自己检查是否超过了s[s.size()-1]

3. string类对象的访问及遍历操作

迭代器的引入

迭代器也有两种：

string::iterator it1 = s2.begin(); 
//第一种迭代器所指的数据是可读可写（改变）的
string::const_iterator it2 = s2.begin();  
//第二种迭代器所指的数据是可读不可写，而迭代器it2是可以改变的，要不然it2不能能++，没法遍历

void TestString3()
{
	string s2("hello csdn");

	//方法一,下标+[]
	for (int i = 0; i < s2.size(); ++i)
	{
		cout << s2[i];
	}
	cout << endl;

	//方法二，迭代器
	string::iterator it1 = s2.begin();
	while(it1 != s2.end())
	{
		*it1 += 3;
		cout << *it1;//遍历
		++it1;
	}
	cout << endl;
	//遍历方式三: 范围for
	// 底层角度，他就是迭代器
	for (auto& e : s2)//引用可以修改
	{
		e++;
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	for (auto e : s2)//不能修改
	{
		cout << e;
	}
	cout << endl;

	list<int> lt1;
	lt1.push_back(1);
	lt1.push_back(2);
	lt1.push_back(3);

	list<int>::iterator it = lt1.begin();
	while (it != lt1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	for (auto e : lt1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test_string5()
{
	const string s1("hello world");
	//string::const_iterator it1 = s1.begin();
	auto it1 = s1.begin();
	while (it1 != s1.end())
	{
		// 不能修改
		//*it1 += 3;

		cout << *it1 << " ";
		++it1;
	}
	cout << endl;

	//string::const_reverse_iterator cit1 = s1.rbegin();
	auto cit1 = s1.rbegin();
	while (cit1 != s1.rend())
	{
		// 不能修改
		//*cit1 += 3;

		cout << *cit1 << " ";
		++cit1;
	}
	cout << endl;

	string s2("hello world");
	string::reverse_iterator it2 = s2.rbegin();
	//auto it2 = s2.rbegin();
	while (it2 != s2.rend())
	{
		//*it2 += 3;

		cout << *it2 << " ";
		++it2;
	}
	cout << endl;
}

迭代器也分为正迭代器和倒迭代器（reverse_iterator）

string类对象的访问及遍历操作演示

4. string类对象的修改操作

4. string类对象的修改操作演示

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。

void test_string6()
{
	string s1("hello world");
	cout << s1 << endl;

	// s1按字典序排序
	//sort(s1.begin(), s1.end());

	// 第一个和最后一个参与排序
	//sort(++s1.begin(), --s1.end());

	// 前5个排序 [0, 5)
	sort(s1.begin(), s1.begin()+5);

	cout << s1 << endl;
}

void test_string7()
{
	string s1("hello world");
	cout << s1 << endl;

	s1.push_back('x');
	cout << s1 << endl;

	s1.append(" yyyyyy!!");
	cout << s1 << endl;

	string s2("111111");

	s1 += 'y';
	s1 += "zzzzzzzz";
	s1 += s2;
	cout << s1 << endl;
}

Sort()是左闭右开