【c++】----STL简介&&string

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。

3. STL的六大组件

网上有句话说："不懂STL，不要说你会C++"。STL是C++中的优秀作品，有了它的陪伴，许多底层的数据结构以及算法都不需要自己重新造轮子，站在前人的肩膀上，健步如飞的快速开发。

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。

5.string类

1. 为什么学习string类？

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。

标准库中的string类

string类(了解)

在学习这类容器的时候我们建议是结合着文档一起：在这里推荐cplusplus

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)。

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：

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 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;**

6.string类的常用接口说明（下面我们只讲解最常用的接口）

1.string 常见构造

我们能看到光构造函数就有7个

通过文档我们能知道：

1.是我们熟知的默认构造

2.是我们的拷贝构造

3.从pos位置开始取len个长度一部分开始构造，但是我们能看到后面还有一个npos，通过文档我们知道，如果len这个长度超过从pos位置到结尾的长度，或者len给的是npos这个位置的缺省参数，那么就取到结尾有多少取多少。

我们能看到这个npos是一个静态的常量给的值是-1；为什么？

因为是size_t 是一个无符号整数是整型的最大值

4.用字符串c-string 字符串结尾是/0进行构造

5.first n 用前n个进行构造

6.n个字符进行初始化

提供多种初始化方式

cpp 复制代码

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

void test_string1()
{
	string s;   //构造空的string类对象 s
	string s1("hello world");  //用c类字符串构造
	string s2(s1);   //拷贝构造
	string s3(s1, 5);
	string s4(s1, 5,3);
 
   //这里能直接打印是因为库里面已经重载了
	cout << s << endl;
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	cout << s3 << endl;
	cout << s4 << endl;
}

int main()
{
	test_string1();
	return 0;
}

2.string类的遍历

operator[]:返回pos位置的字符，const string类对象调用

库里面已经对【】进行了重载，所以我们可以用下标加【】的方法进行遍历和修改我们能看到下面还有一个const 的版本，给const 版本的防止进行修改

cpp 复制代码

void test_string2()
{
	string s1("hello world");
	for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i)
	{
		cout << s1[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

cpp 复制代码

void test_string3()
{
	string s3("hello world");
	cout << s3[4] << endl;
	cout << s3.at(4) << endl;
    //at和【】一样在使用功能上并无差异 对于越界的检查有所不同
}

iterator 迭代器遍历（主流）通用的遍历方式

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(\0)的迭代器

行为像指针，但不一定是指针

cpp 复制代码

string s3(s1);
	string::iterator it3 = s3.begin();  //可读可写
	while (it3 != s3.end())
	{
		cout << *it3 << " ";
		++ it3;
	}
	cout << endl;

反向迭代器

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

cpp 复制代码

string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();   
	while (rit != s1.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;

const迭代器

cpp 复制代码

const string s2("hello world");
	string::const_iterator it4 = s2.begin();  //只读
	while (it4!=s2.end())
	{
		cout << *it4 << " ";
		++it4;
	}
	cout << endl;

范围for （底层就是迭代器）

cpp 复制代码

	for (auto e : s3)
	{
		cout << e << "";
	}
	cout << endl;
//底层就是迭代器，对迭代器的封装

7. string类对象的容量操作

size：返回字符串有效字符长度（统一）

length：返回字符串有效字符长度（合理）

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：清空有效字符空间不会释放

reserve：为字符串预留空间** 优势：多次插入有代价前提：知道多大的空间提前开好可能会多开不会缩容比capacity大才会扩容改变容量提高效率

resize：将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充改变数据，扩容

<size 删除

size<n<capacity

插入 capacity<n 扩容+插入

shrink_to_fit:缩容（c++ 11）

capacity扩容机制

cpp 复制代码

//查看扩容机制
void TestPushBack()
{
	string s;
	size_t sz = s.capacity();
	cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
	cout << "making s grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		s.push_back('c');
		if (sz != s.capacity())
		{
			sz = s.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

我们能看到第一次是二倍，后续都是1.5扩容，在后面我们会进行讲

相同的代码我们在liunx中能看到是二倍扩容

STL是一种规则平台下的实现会有一定的差异

缩容

对数据进行缩容：默认缩容到15

注意：

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()。

clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小

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。

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。

8. string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+= (重点)：在字符串后追加字符串str

c_str(重点)：返回C格式字符串

find + npos(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：在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

assign:将当前字符串覆盖

insert:pos位置之前插入挪动数据效率低少用

erase：从第pos个位置开始删除n个值效率低少用全缺省（clear）

replace：将（下标几个替换成什么）设计挪动数据可以结合find +npos 挪动数据少用

cpp 复制代码

void test_string5()
{
	//string s5("tast.txt");
	string s5("tast.txts.zip");

	//拿到文件后缀
	//size_t pos=s5.find('.');
	size_t pos = s5.rfind('.');

	if (pos != string::npos)
	{
		string suffixs = s5.substr(pos);
		cout << suffixs << endl;

	}
	cout << endl;
}

cpp 复制代码

void test_string4()
{
//拿到字符串中的指定数据xxx进行替换
	string s("hello world xxx");
	s.insert(0, "xx");
	cout << s << endl;

	s.erase(0, 2);
	cout << s << endl;

	string s1("hello world xxx");
	//s1.replace(12,3,"aaa");
	size_t pos = s1.find('x');
	while(pos != string::npos)
	{
		s1.replace(pos, 1, "a");
		pos = s1.find("x");  
	}
	cout << s1 << endl;
}

注意

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。

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。

9. string类非成员函数

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 ascii比较

operator<< （重点）输出运算符重载

getline （重点）获取一行字符串

relational operators （重点）大小比较

上面的几个接口大家了解一下，string类中还有一些其他的操作，这里不一一列举，大家在需要用到时不明白了查文档即可。下一篇我们模拟实现string

【c++】----STL简介&&string

1. 什么是STL

2. STL的版本

3. STL的六大组件

4.STL的缺陷

5.string类

1. 为什么学习string类？

6.string类的常用接口说明（下面我们只讲解最常用的接口）

1.string 常见构造

2.string类的遍历

iterator 迭代器遍历 （主流）通用的遍历方式

反向迭代器

const迭代器

范围for （底层就是迭代器）

7. string类对象的容量操作

8. string类对象的修改操作

9. string类非成员函数

iterator 迭代器遍历（主流）通用的遍历方式