【C++】简述STL——string类的使用

news2024/12/23 15:42:05

文章目录

  • 一、STL的简述
    • 1.STL的框架
    • 2.STL版本
  • 二、string
    • 1、string的介绍
    • 2、为什么string类要实现为模板？
  • 三、string的构造接口
  • 四、string的容量相关的接口
  • 五、string对象修改相关的接口
    • 1、insert
    • 2.earse
    • 3、assign
    • 4、replace
  • 六、string对象字符串运算相关接口
    • 1、c_str
    • 2、find查找+substr返回子串
  • 七、部分非成员函数接口
  • 八、string对象与其他类型互相转换
    • 1、stoi
    • 2、to_string
  • 九、元素访问
    • 1、使用operator[]实现数组下标式的访问
    • 2、迭代器读写
      • 2.1正向迭代器
      • 2.2反向迭代器
      • 2.3const正向迭代器（不能改变*it）
      • 2.4const反向迭代器（不能改变*it）
    • 3、范围for读写

一、STL的简述

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。

1.STL的框架

在这里插入图片描述

2.STL版本

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。
我们后面学习STL要阅读部分源代码，主要参考的就是这个版本。

二、string

1、string的介绍

string是管理字符数组的类。

typedef basic_string<char> string;

basic_string是模板。将basic_string这个实例重命名为string。

2、为什么string类要实现为模板？

string类本身就是一个模板，为什么要把string写成模板？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。

类型编码类型
stringUTF-8char
wstringUnicodewchar_t
u16stringUTF-16char16_t
u32stringUTF-32char32_t

对于字符串的多种类型，设计了basic_string模板。

string类模板的大概框架：

template <class T>
//动态增长字符数组
class basic_string
{
private:
	T* _str;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};

使用string类的时候，我们要包含头文件#include

下面我们开始说一说string类常用的接口，对于常用接口我们需要熟练使用，其他的即可查阅学习。

三、string的构造接口

函数名称功能说明
string() （重点）无参的构造，构造空字符串
string(const char* s) （重点）用C_string字符串构造对象
string(size_t n, char c)用n个字符创建对象
string(const string& s) （重点）拷贝构造
string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos)用对象构造，下标为pos至len位置
string (const char* s, size_t n)用字符串的前n个构造对象
template
string (InputIterator first, InputIterator last);		迭代器区间构造
int main()
{
    string s1;//无参的构造      
    string s2("hello world");//用C_string字符串构造对象    
    string s3(3, 'x');//用3个字符创建对象
    string s4(s2);//拷贝构造
    string s5(s2, 2, 7);//用s2对象构造，下标为2开始，共7个字符构造s5，结果为llo wor
    string s6("hello world", 7);//用字符串构前7个字符构造
    string s7(s2.begin(),s2.begin()+3);//迭代器区间构造
    string s8 = "hehe";//构造+拷贝构造----直接构造
    return 0;
}

四、string的容量相关的接口

函数名称功能说明
size（重点）返回字符串的长度，不包含’\0’
length返回字符串的长度，不包含’\0’
capacity返回数组容量
empty（重点）字符串的判空
clear（重点）将size置为0，不改变容量
reserve（重点）用于预先开好空间
resize（重点）调整size的大小，可能会改变容量。多出来的位置用’\0’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)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, charc)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 res_arg=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。

1.reserve（调整容量）

在这里插入图片描述
reserve用于预先开好空间，如果预开空间小于现有空间，将不会改变容量。

2.resize（调整size）

在这里插入图片描述

reserve和resize扩容时不会对已有的数据做改变，但缩容时会放弃超出空间的已有数据。

五、string对象修改相关的接口

函数名称功能说明
push_back尾插一个字符
append尾插字符串
operator+=（重点）字符、字符串尾插
insert在pos位置插入
earse在pos位置删除
assign对原有字符串清空后赋值
replace替换

1、insert

string& insert (size_t pos, const string& str);//pos位置插入string对象
string& insert (size_t pos, const string& str, size_t subpos, size_t sublen);//pos位置插入字符对象的一部分
string& insert (size_t pos, const char* s);//pos位置插入字符串
string& insert (size_t pos, const char* s, size_t n);//pos位置插入字符串的前n个
string& insert (size_t pos, size_t n, char c);//在pos位置插入n个字符
void insert (iterator p, size_t n, char c);
iterator insert (iterator p, char c);
 
template <class InputIterator>
void insert (iterator p, InputIterator first, InputIterator last);

2.earse

string& erase (size_t pos = 0, size_t len = npos); //从pos位置删除len个字符
iterator erase (iterator p);
iterator erase (iterator first, iterator last);

对于默认值npos:
在这里插入图片描述
这里的npos是-1，但是这里是无符号，实际并不是-1,是4294967295。

3、assign

在这里插入图片描述
assign可以理解成将原字符对象清空，重新进行赋值操作。

4、replace

在这里插入图片描述
repalce是对字符对象的部分取代。

六、string对象字符串运算相关接口

函数名称功能说明
c_str（重点）返回C格式字符串
find（重点）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（重点）在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

1、c_str

void Teststring()
{
	string str("hello");
	str.push_back('X'); // 在str后插入X
	str.append("world"); // 在str后追加一个字符"world"
	str += 'C'; // 在str后追加一个字符'C'
	str += "PP"; // 在str后追加一个字符串"PP"
	cout << str << endl;
	cout << str.c_str() << endl; // 以C语言的方式打印字符串
}

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

2、find查找+substr返回子串

size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;//从pos位置开始，在string对象中找str
size_t find (const char* s, size_t pos = 0) const;//从pos位置开始，在string对象中找s
size_t find (const char* s, size_t pos, size_t n) const;//从pos位置开始，在string对象中匹配s的前n个
size_t find (char c, size_t pos = 0) const;//从pos位置开始，在string对象中找字符

举例：查找.后边的内容：

//取文件后缀
//rfind()和substr
void test4()
{
	string file;
	cin >> file;
	size_t pos = file.rfind('.');
	if (pos != string::npos)
	{
		string sub = file.substr(pos);
		cout << sub << endl;
	}
}

七、部分非成员函数接口

函数名称功能说明
operator+尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低
operator>> （重点）输入运算符重载
operator<< （重点）输出运算符重载
getline （重点）获取一行字符串

对于流插入和流提取都是以空格、换行作为结束标志的（scanf也是这个样子的）。
在这里插入图片描述
为了解决这个问题，我们可以采用getline,

istream& getline (istream& is, string& str, char delim);//从流提取中取出字符至str中，直至遇到delim或'\n'
istream& getline (istream& is, string& str);//从流提取中取出字符至str中

getline(std::cin,str);
遇到\n才会结束。

这个有什么用呢。比如计算 字符串最后一个单词的长度:

#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
int main() {
    string str;
    getline(cin,str);
    size_t pos = str.rfind(' ');
    cout<<str.size()-pos-1<<endl;
}

八、string对象与其他类型互相转换

1、stoi

在这里插入图片描述

将一个string对象转化为int类型的数字。

idx如果不传或者为nullptr，则表示不使用这个参数；反之，&idx指向string对象数字字符的后一个位置。

在这里插入图片描述

2、to_string

能够把内置类型转化为string对象。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

九、元素访问

1、使用operator[]实现数组下标式的访问

int main()
{
	string s("hello world");//构造
	for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)//读
	{
		cout << s[i] << " ";//等价于cout << s.operator[](i) << " ";
	}
	cout<<endl;
	for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)//写
	{
		cout << (s[i] += 1) << " ";
	}
	return 0;
}

operator[]和at的区别在于operator[]是断言，at是抛异常。主要release版本assert失效。

2、迭代器读写

2.1正向迭代器

int main()
{
	string s("hello world");
	string::iterator it = s.begin();
	//遍历访问
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it;
		++it;
	}
	cout << endl;
	it = s.begin();//将it重新置为s.begin位置
	//遍历修改
	while (it != s.end())
	{
		*it += 1;
		cout << *it;
		++it;
	}
	return 0;
}

2.2反向迭代器

int main()
{
	string s("hello world");
	string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
	//遍历访问
	while (rit != s.rend())
	{
		cout << *rit;
		++rit;
	}
	cout << endl;
	//遍历修改
	rit = s.rbegin();//将rit重新置为s.rbegin位置
	while (rit != s.rend())
	{
		*rit += 1;
		cout << *rit;
		++rit;
	}
	return 0;
}

2.3const正向迭代器（不能改变*it）

void test(const string& s)
{
	string::const_iterator it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it;
		++it;
	}
}

2.4const反向迭代器（不能改变*it）

void test(const string& s)
{
	string::const_reverse_iterator rit = s.rbegin();
	while (rit != s.rend())
	{
		cout << *rit;
		++rit;
	}
}

3、范围for读写

int main()
{
	string s("hello world");
	//范围for的遍历访问
	for (auto e : s)
	{
		cout << e;
	}
	cout << endl;
	//范围for的遍历修改
	for (auto& e : s)
	{
		e += 1;
		cout << e;
	}
	return 0;
}

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