📖 前言：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，而且一个包罗数据结构与算法的软件框架。

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🕒 1. string 概述

string，就是比C语言好用的字符串，在C++中作为替代char*的存在，和前者比起来，不必担心内存是否足够、字符串长度等等，而且作为一个泛型类出现，他集成的操作函数足以完成我们大多数情况下的需要。

string类本身就是一个模板，是因为字符串的数组涉及编码问题，字符数组编码不同。所以需要模板。

u16string：表示两个字节
u32string：表示四个字节

这里简单了解一下编码
ASCII码 美国信息交换标准码。 ASCII码表是计算机存值和文字符号的对应关系 只有256个字符

Unicode 万国码：Unicode是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码
包括了utf-8,utf-16,utf-32 utf-8兼容了ASCII，utf-8使用比较普遍，也比较节省空间

gbk 国标：针对中文而设计的编码。采用双字节编码。

🕒 2. 标准库中的string类

string是个类，是模板的实例化

C++中对于string的定义为：typedef basic_string<char> string; 也就是说C++中的string类是一个泛型类，由模板而实例化的一个标准类，本质上不是一个标准数据类型。

在使用 string 类时，必须包含 #include<string> 以及 using namespace std;

🔎 C++在线文档关于string类的介绍

🕒 3. string的常用接口

🕘 3.1 初始化

$\begin{array}{cc}\text{ 函数名称 }& \text{ 功能说明 }\\ \text{ string() （重点） }& \text{ 构造空的string类对象，即空字符串 }\\ \text{ string(const char* s) （重点） }& \text{ 用C-string来构造string类对象 }\\ \text{ string(const char* s, size\_t n) }& \text{ 从s中选择前n个字符初始化 }\\ \text{ string(size\_t n, char c) }& \text{ string类对象中包含n个字符c }\\ \text{ string(const string\& str) （重点）}& \text{ 拷贝构造函数 }\\ \text{ string(const string\& str, size\_t pos, size\_t len = npos) }& \text{ 在str中从pos开始拷贝len个字符，如果len>str长度，就取完，npos是缺省值（-1），即取完 }\end{array}$

void test1()
{
	string s1;				 // 构造空字符串
	string s2("广州市海珠区"); // 用字符数组来构造string类对象
	string s3 = "广州市海珠区";// 同上
	string s4(10, '*');		 // 用10个*初始化
	string s5(s2);			 // 拷贝构造
	string s6 = s2;			 // 拷贝构造
	//cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;		 // 流提取
	//cout << s3 << endl;
	cout << s4 << endl;
	cout << s5 << " " << s6 << endl;
	s2 += "滨江街道";
	cout << s2 << endl;
	string s7("Hello World!", 5);
	cout << s7 << endl;

	string s8(s7, 2, 3);	// 在s7中从第2个位置开始走3个字符
	cout << s8 << endl;

	string s9(s7, 2, 30);	// 在s7中从第2个位置开始走30个字符
	cout << s9 << endl;

	string s10(s7, 2 );	// 在s7中从第2个位置开始走完（缺省值是-1，即可以认为全部走完）
	cout << s10 << endl;
}

🕘 3.2 Iterators

Iterators 是C++中的迭代器，它可以遍历读写数据，是通用的访问形式（不止string，后面vector、list都还是会用到），大家可以把它当成指针来理解，当然，并不是所有迭代器的底层都是用指针实现的。值得注意的是，这里不能使用char*，因为迭代器的底层不一定是char*的方式实现（虽然VS可以，但是其他平台未必相同）。

$\begin{array}{cc}\text{ 函数名称 }& \text{ 功能说明 }\\ \text{ begin() }& \text{ 返回一个指向字符串中第一个字符的迭代器 }\\ \text{ end() }& \text{ 返回一个指向字符串最后一个字符下一个位置(’ }\backslash 0\text{’)的迭代器 }\\ \text{ rbegin() }& \text{ 反向迭代器，返回一个指向字符串最后一个字符下一个位置(’ }\backslash 0\text{’)的迭代器 }\\ \text{ rend() }& \text{ 反向迭代器，返回一个指向字符串中第一个字符的迭代器 }\end{array}$

注意：为了使 const 对象也能调用，每个迭代器函数都设计了 const 版本

这里我们可以小结一下功能函数需要的版本：

1. 只读功能函数 const版本（比如：size）
2. 只写功能函数 非const版本（比如：push_back）
3. 读写功能函数 const+非const版本（比如：operator[]）

> std::string::begin
      iterator begin();	        //用法1
const_iterator begin(); 		//用法2

> std::string::end
      iterator end();		    //用法1
const_iterator end();			//用法2

> std::string::rbegin
      reverse_iterator rbegin();		//用法1
const_reverse_iterator rbegin();		//用法2

> std::string::rend
      reverse_iterator rend();		    //用法1
const_reverse_iterator rend();			//用法2

🕤 3.2.1 正向迭代器

void testForward()
{
	string s1("1234");
	string::iterator it1 = s1.begin();//s.begin() 返回字符串s第一个字符的位置
	while (it1 != s1.end())//s.end()  返回字符串s最后一个字符串的后一个位置
	{
	    *it1 += 1;
	    ++it1;
	}
	it1 = s1.begin();
	while (it1 != s1.end())
	{
	    cout << *it1 << " ";
	    ++it1;
	}           // 输出：2 3 4 5 
}

🕤 3.2.2 反向迭代器

反向迭代器访问顺序与默认的迭代器相反。

void testBack()
{
	string s1("1234");
	string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();
	// auto rit = s1.rbegin();  // 简化写法
	while (rit != s1.rend())
	{
	    cout << *rit << " ";
	    ++rit;
	} // 输出： 4 3 2 1
}

对于定义名过长的问题，我们也可以用auto去定义变量rit接收rbegin()。不过嘛，这样可读性就会变差（学了Python就懂了[doge]）。

🕤 3.2.3 const 迭代器

顾名思义，只能遍历，不能修改容器数据，包括正向和反向

void Print(const string& s)
{
	// 遍历读，不支持写
	string::const_iterator it = s.begin();	// 正向
	//const string::iterator it = s.begin();	// 错误写法
	while (it != s.end())
	{
		// *it += 1;			// 编译不通过

		cout << *it << " ";		// 输出：1 2 3 4
		++it;
	}
	cout << endl;

	//string::const_reverse_iterator rit = s.rbegin();
	auto rit = s.rbegin();	// 反向
	while (rit != s.rend())
	{
		cout << *rit << " ";	// 输出：4 3 2 1
		++rit;
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	string s1("1234");
	Print(s1);	// 传引用
	return 0;
}

这里看过C++文档网站的可能要问了，还有个带c的版本没讲嘞。
其实就是名称区分一下，让你一眼就看出是const版本的迭代器。

🕘 3.3 容量

$\begin{array}{cc}\text{ 函数名称 }& \text{ 功能说明 }\\ \text{ size（重点） }& \text{ 返回字符串有效字符长度 }\\ \text{ length }& \text{ 返回字符串有效字符长度}\\ \text{ capacity }& \text{ 返回空间总大小 }\\ \text{ empty （重点）}& \text{ 检测字符串是否为空串，是返回true，否则返回false }\\ \text{ clear （重点） }& \text{ 清空有效字符 }\\ \text{ reserve （重点） }& \text{ 为字符串预留空间 }\\ \text{ resize （重点） }& \text{ 将有效字符的个数改成n个，多出的空间用}\backslash 0\text{ 或指定字符填充 }\\ \text{ shrink\_to\_fit }& \text{ 改变capacity使其与size保持一致 }\end{array}$

size和length
由于历史原因，最开始只有length，但随着STL的扩充，其他如树就不太适合用“长度”来描述，为了普适性，统一用size来实现。自然，其他比如vector这些就没有length了。

clear

• clear 函数用来清空字符串，即将 size 改为0，至于是否会改变 capacity，标准也未规定，在VS2019是没有改变的

resize
resize 函数用来调整字符串大小，它一共分为三种情况：

• n < size，删除数据，将原字符串的 size 改为 n，但不会改变 capacity；
• n > size，但 < capacity，插入数据，将 size 后面的空间全部设置为\0；
• n > capacity，扩容+插入数据，然后将size 后面的空间全部设置为\0；

注：s.resize(n,'c')，其中n > size,但 < capacity：表示插入数据，将 size 后面的空间全部设置为字符c；

reserve
reserve 用来扩容与预留空间，相当于C语言中的 realloc 函数，它分两种情况：

• n 大于原字符串的 capacity，此时 reserve 函数会将 capacity 扩容到 n；
• n 小于等于原字符串的 capacity，标准未规定是否要缩容 (VS下不缩容)；

🕤 3.3.1 扩容

我们可以观察一下尾插是怎么扩容的。

void TestPushBack()
{
	string s;
	// s.reserve(100)  // 直接设置指定容量
	size_t sz = s.capacity();
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		s.push_back('c');
		if (sz != s.capacity())
		{
			sz = s.capacity();
			cout << sz << " ";		// 输出：31 47 70 105
		}
	}
}

可以看到，大概是以1.5倍增长，其中容量没有计入\0，即32-1=31。
不同平台的n倍值不同，比如g++是2倍（计入\0）。

🕘 3.4 元素访问

$\begin{array}{cc}\text{ 函数名称 }& \text{ 功能说明 }\\ \text{ operator[] （重点） }& \text{ 返回pos位置的字符，const string类对象调用，越界就assert报错 }\\ \text{ at }& \text{ 功能同上，但是越界了会抛异常 }\\ \text{ begin+ end }& \text{ begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器}\\ \text{ rbegin + rend }& \text{ rbegin获取一个字符的迭代器 + rend获取最后一个字符下一个位置的迭代器 }\\ \text{ 范围for }& \text{ C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式 }\end{array}$

🕘 3.5 修改

$\begin{array}{cc}\text{ 函数名称 }& \text{ 功能说明 }\\ \text{ push\_back }& \text{ 在字符串后尾插字符c }\\ \text{ append }& \text{ 在字符串后追加一个字符串}\\ \text{ operator+= (重点) }& \text{ 在字符串后追加字符串str }\\ \text{ assign }& \text{ 清除原内容并赋值}\\ \text{ replace }& \text{ 选中被赋值区域后替换}\\ \text{ insert }& \text{ 向在字符串的 pos 处插入数据 }\\ \text{ erase }& \text{ 从 pos 位置开始向后删除 len 个字符 }\end{array}$

void test_stringModify()
{
	string s1("hello world");
	s1 += '!';
	s1.push_back(' ');
	s1 += "hello world";	// 推荐这种写法
	cout << s1 << endl;		// 输出：hello world! hello world

	string s2("!!!");
	s1 += s2;
	cout << s1 << endl;		// 输出：hello world! hello world!!!
	
	s1.erase(13, 14);		// (pos, len)
	s1.insert(0, "C++ ");	// (pos, str)
	cout << s1 << endl;		// 输出：C++ hello world!

	s1.replace(0, 3, "Python");	//
	cout << s1 << endl;		// 输出：Python hello world!
	s1.assign("Hello C++", 5);	// 清除原内容并赋值前5个
	cout << s1 << endl;		// 输出：Hello
}

🕘 3.6 操作

$\begin{array}{cc}\text{ 函数名称 }& \text{ 功能说明 }\\ \text{ assign }& \text{ 清除原内容并赋值}\\ \text{ replace }& \text{ 选中被赋值区域后替换}\\ \text{ insert }& \text{ 向在字符串的 pos 处插入数据 }\\ \text{ erase }& \text{ 从 pos 位置开始向后删除 len 个字符 }\\ \text{ c\_str(重点) }& \text{ 返回C格式字符串 }\\ \text{ find + npos(重点) }& \text{ 从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符在字符串中的位置 }\\ \text{ rfind }& \text{ 从字符串pos位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置 }\\ \text{ substr }& \text{ 在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回 }\end{array}$

void test_stringOperations()
{
	string s1("hello world");
	string s2("hello world! hello world");	
	size_t pos = s2.find(' ');
	while (pos != string::npos)
	{
		s2.replace(pos, 1, "~~~");	// 把空格替换为~~~
		pos = s2.find(' ', pos + 3);
	}
	cout << s2 << endl;		// 输出：hello~~~world!~~~hello~~~world

	string file("test.cpp");
	FILE* fout = fopen(file.c_str(), "r");
	assert(fout);

	char ch = fgetc(fout);
	while (ch != EOF)
	{
		cout << ch;
		ch = fgetc(fout);
	}
	fclose(fout);
}

关于c_str的用途简介
一些线程，网络，Linux内核等都是通过C实现的，因此c_str很好的充当了一个C++中string与C之间的互通，因为我们知道，对于string定义的变量名，不是内部字符串的地址，因此就出现了c_str()返回内容的地址，从而解决这个问题。

🕒 4. string类的应用

🕘 4.1 三种遍历方式

有了迭代器之后，我们就可以使用迭代器来遍历与修改字符串了：

void testgo()
{
	string s1("1234");	
	// 遍历它
	// 1.下标[]
	for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i)
	{
		s1[i]++;	// 每个数字+1，实际上这是operator[]()的运算符重载
	}
	cout << s1 << endl;		// 输出：2345

	// 2.范围for
	for (auto& ch : s1)
	{
		ch--;		// 每个数字-1
	}
	cout << s1 << endl;		// 输出：1234

	// 反转一下
	size_t begin = 0, end = s1.size() - 1;
	while (begin < end)
	{
		swap(s1[begin++], s1[end--]);
	}
	cout << s1 << endl;		// 输出：4321

	reverse(s1.begin(), s1.end());	// 一键反转
	cout << s1 << endl;		// 输出：1234

	// 3、迭代器  -- 通用的访问形式
	string::iterator it1 = s1.begin();
	while (it1 != s1.end())
	{
		*it1 += 1;
		++it1;
	}

	it1 = s1.begin();
	while (it1 != s1.end())
	{
		cout << *it1 << " ";
		++it1;
	}
	cout << endl;

	vector<int> v;
	vector<int>::iterator vit = v.begin();
	while (vit != v.end())
	{
		cout << *vit << " ";	// 输出：2 3 4 5
		vit++;
	}
	cout << endl;

	list<int> lt;				// 仅演示。还没放数据
	list<int>::iterator ltit = lt.begin();
	while (ltit != lt.end())
	{
		cout << *ltit << " ";
		ltit++;
	}
	cout << endl;
}

🕘 4.2 替换空格

🔎 替换空格

class Solution {
public:
    string replaceSpace(string s) {
        size_t pos = s.find(' ');
        while(pos != string::npos)
        {
            s.replace(pos, 1, "%20");
            pos = s.find(' ',pos+3); // 优化
        }
        return s;
    }
};

🕘 4.3 取文件名后缀

void test_stringSuffix()		// 取文件后缀
{
	// "Test.cpp"		①
	// "Test.cpp.tar"	②
	string file;
	cin >> file;
	//size_t pos = file.find('.');		// 遇到②的情况就不行了
	size_t pos = file.rfind('.');		// 倒着找
	if (pos != string::npos)
	{
		//string suffix = file.substr(pos, file.size() - pos);
		string suffix = file.substr(pos);		// 缺省参数
		cout << suffix << endl;
	}
}

🕘 4.4 getline的应用

🔎 HJ1 字符串最后一个单词的长度
getline可以获取一行字符串，到换行符时才结束输入

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    string str;
    //cin>>str;
    getline(cin, str);

    size_t pos = str.rfind(' ');
    cout<<str.size()-pos-1<<endl;

    return 0;
}

🕒 5. string类的模拟实现

// string.h
#pragma once
#include<iostream>
#include<string.h>
#include<assert.h>

using namespace std;
namespace mystring
{
	class string
	{
	public:
		typedef char* iterator;

		iterator begin()
		{
			return _str;
		}

		iterator end()
		{
			return _str + _size;
		}

		/*string()
		{
			_str = new char[1];
			_str[0] = '\0';
			_capacity = _size = 0;
		}*/

		// '\0'		char，ascll为0
		// "\0"		相当于两个\0
		// ""		相当于一个\0
		string(const char* str = "")	// 对空对象的缺省参数
		{
			_size = strlen(str);
			_capacity = _size;
			_str = new char[_capacity + 1];

			strcpy(_str, str);
		}

		void swap(string& s)
		{
			std::swap(_str, s._str);
			std::swap(_size, s._size);
			std::swap(_capacity, s._capacity);
		}

		// 拷贝构造的现代写法
		// s2(s1)
		string(const string& s)
			:_str(nullptr)
			, _size(0)
			, _capacity(0)
		{
			string tmp(s._str); // 构造函数
			//this->swap(tmp);
			swap(tmp);
		}	//tmp作为临时变量出了作用域会自动调用析构

		// s2(s1)
		// 拷贝构造的传统写法
		/*string(const string& s)
		{
		_str = new char[s._capacity + 1];
		_capacity = s._capacity;
		_size = s._size;

		strcpy(_str, s._str);
		}*/

		// s1 = s3;
		//string& operator=(const string& s)
		//{
		//	if (this != &s)
		//	{
		//		//string tmp(s._str);
		//		string tmp(s);
		//		swap(tmp);
		//	}

		//	return *this;
		//}

		// s1 = s3;
		string& operator=(string s)
		{
			swap(s);
			return *this;
		}

		~string()
		{
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
			_size = _capacity = 0;
		}

		const char* c_str() const
		{
			return _str;
		}

		size_t size() const
		{
			return _size;
		}

		size_t capacity() const
		{
			return _capacity;
		}

		// 普通对象：可读可写
		char& operator[](size_t pos)
		{
			assert(pos < _size);
			return _str[pos];
		}

		// const对象：只读
		const char& operator[](size_t pos) const
		{
			assert(pos < _size);
			return _str[pos];
		}

		void reserve(size_t n)	// 容量扩展
		{
			if (n > _capacity)
			{
				char* tmp = new char[n + 1];
				strcpy(tmp, _str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;

				_capacity = n;
			}
		}

		void resize(size_t n, char ch = '\0')
		{
			if (n > _size)
			{
				reserve(n);
				for (size_t i = _size; i < n; ++i)
				{
					_str[i] = ch;
				}

				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}
			else
			{
				_str[n] = '\0';
				_size = n;
			}
		}

		void push_back(char ch)
		{
			if (_size == _capacity)
			{
				size_t newCapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
				reserve(newCapacity);
			}

			_str[_size] = ch;
			++_size;
			_str[_size] = '\0';
		}

		void append(const char* str)
		{
			size_t len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reserve(_size + len);
			}

			strcpy(_str + _size, str);
			_size += len;
		}

		string& operator+=(char ch)
		{
			push_back(ch);
			return *this;
		}

		string& operator+=(const char* str)
		{
			append(str);
			return *this;
		}

		string& insert(size_t pos, char ch)
		{
			assert(pos <= _size);

			if (_size == _capacity)
			{
				size_t newCapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
				reserve(newCapacity);
			}

			// 挪动数据
			/*int end = _size;
			while (end >= (int)pos)
			{
			_str[end + 1] = _str[end];
			--end;
			}*/

			size_t end = _size + 1;
			while (end > pos)
			{
				_str[end] = _str[end - 1];
				--end;
			}

			_str[pos] = ch;
			++_size;

			return *this;
		}

		string& insert(size_t pos, const char* str)
		{
			size_t len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reserve(_size + len);
			}

			/*	int end = _size;
				while (end >= (int)pos)
				{
				_str[end + len] = _str[end];
				--end;
				}*/

			size_t end = _size + len;
			while (end > pos + len - 1)
			{
				_str[end] = _str[end - len];
				--end;
			}

			strncpy(_str + pos, str, len);
			_size += len;

			return *this;
		}

		string& erase(size_t pos, size_t len = npos)
		{
			assert(pos < _size);

			if (len == npos || pos + len >= _size)
			{
				_str[pos] = '\0';
				_size = pos;
			}
			else
			{
				strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
				_size -= len;
			}

			return *this;
		}

		size_t find(char ch, size_t pos = 0) const
		{
			assert(pos < _size);
			while (pos < _size)
			{
				if (_str[pos] == ch)
				{
					return pos;
				}

				++pos;
			}
			return npos;
		}

		size_t find(const char* str, size_t pos = 0) const
		{
			assert(pos < _size);
			const char* ptr = strstr(_str + pos, str);
			if (ptr == nullptr)
			{
				return npos;
			}
			else
			{
				return ptr - _str;
			}
		}

		void clear()
		{
			_size = 0;
			_str[0] = '\0';
		}

	private:
		char* _str;
		size_t _size;
		size_t _capacity;

		const static size_t npos = -1;		// 特例

		/*const static size_t N = 10;
		int a[N];*/
		// const static double x;
	};

	ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
	{
		for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
		{
			out << s[i];
		}

		return out;
	}

	istream& operator>>(istream& in, string& s)
	{
		s.clear();
		//char ch = in.get();
		//while (ch != ' ' && ch != '\n')
		//{
		//	s += ch;
		//	//in >> ch;
		//	ch = in.get();
		//}

		char buff[128] = { '\0' };	// 防止扩容代价大，通过buff暂时储存
		size_t i = 0;
		char ch = in.get();
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			if (i == 127)
			{
				// 满了
				s += buff;
				i = 0;
			}

			buff[i++] = ch;

			ch = in.get();
		}

		if (i > 0)
		{
			buff[i] = '\0';
			s += buff;
		}

		return in;
	}

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OK，以上就是本期知识点“初识STL”的知识啦~~ ，感谢友友们的阅读。后续还会继续更新，欢迎持续关注哟📌~
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