C++入门STL容器string使用基础

什么是string

string 是 C++ 标准库提供的，用于管理和操作字符序列的封装类，它存在的唯一目的，就是为了让程序员不再需要手动管理内存 （不用担心 malloc/free 匹配），并且不再需要担心缓冲区溢出

具体介绍：https://cplusplus.com/reference/string/string/?kw=string

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

auto和范围for

在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，后来这个不重要了，C++11中，标准委员会变废为宝赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期 推导而得，用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加& 当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际 只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。 auto不能作为函数的参数，可以做返回值，但是建议谨慎使用 auto不能直接用来声明数组

int main()
{
	int a = 10;
	auto b = a;
	auto c = 'a';
    cout << typeid(b).name() << endl;
    cout << typeid(c).name() << endl;
    return 0;
}

这里就说明auto可以自动识别赋值的类型，那如果返回的是一个函数

int func1()
{
	return 10;
}
int main()
{
	auto d=func1();
    cout << typeid(d).name() << endl;
    return 0;
}

同样也可以输出类型，虽然可以作为返回值，但建议谨慎使用

那再改一下

int func2(auto a)
{
	return 10;
}
int main()
{
	auto d=func2();
    cout << typeid(d).name() << endl;
    return 0;
}

这是因为auto不能作为参数

int main()
{
	auto e;
    cout << typeid(e).name() << endl;
    return 0;
}

这里必须要给初始值

int main()
{
	auto e=1;
    cout << typeid(e).name() << endl;
    return 0;
}

int main()
{
    int x = 10;
    auto y = &x;
    auto* z = &x;
    auto& m = x;
    cout << typeid(x).name() << endl;
    cout << typeid(y).name() << endl;
    cout << typeid(z).name() << endl;
    cout << typeid(m).name() << endl;
return 0;
}

范围for

对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此 C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号" ："分为两部分：第一部分是范围 内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围，自动迭代，自动取数据，自动判断结束。 范围for可以作用到数组和容器对象上进行遍历 范围for的底层很简单，容器遍历实际就是替换为迭代器，这个从汇编层也可以看到

C++98遍历数组

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
	{
		array[i] *= 2;
	}
	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
	{
		cout << array[i] << " ";
	}
	return 0;
}

C++11遍历数组

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (auto& e : array)
	e *= 2;
	for (auto e : array)
	cout << e << " " << " ";
    cout << endl;
	string str("hello world");
	for (auto ch : str)
	{
		cout << ch << " ";
	}
cout << endl;
	return 0;
}

为什么第一个auto要加引用？

• 如果不加 &（传值） ：e 只是原数组元素的一个临时副本 。你修改 e，就像是你复印了一张成绩单并在复印件上改了分数，原件（数组里的值）根本没变

• 加上 &（传引用） ：e 成为了原数组元素的别名 。此时 e 就直接指向数组在内存中的那个位置，对 e 的修改会直接作用于 array

这里还有一个知识点，如果只是读取数据而不该改变数据，就可以加上const修饰

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	for (auto& e : array)
	e *= 2;
	for (const auto e : array)
	cout << e << " " << " ";
    cout << endl;
	string str("hello world");
	for (const auto ch : str)
	{
		cout << ch << " ";
	}
cout << endl;
	return 0;
}

string类的常用接口说明（注意下面只讲解最常用的接口）

void Teststring()
{
string s1; // 构造空的string类对象s1
string s2("hello bit"); // 用C格式字符串构造string类对象s2
string s3(s2); // 拷贝构造s3
}

size：获取有效字符个数，length:返回字符串有效字符长度

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string str("Hello C++");
	cout << "Size: " << str.size() << endl;      
	cout << "Length: " << str.length() << endl;  
cout << endl;
	return 0;
}

capacity()：查看底层容量

它返回的是 string 在不重新分配内存的情况下，最多能容纳多少字符

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string str("hello world");
	cout << "Capacity: " << str.capacity() << endl;
	// 注意：即使字符串只有2个字符，capacity通常也会比2大（因为有SSO优化或预分配）
	return 0;
}

empty()：判空检查

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string str;
	if (str.empty()) {
		cout << "empty" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "not empty" << endl;
	}
	return 0;
}

clear()：清空内容

清空的是数据 ，而不是内存

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string str("Data inside");
	str.clear();

	cout << "Size after clear: " << str.size() << endl;         // 结果: 0
	cout << "Capacity after clear: " << str.capacity() << endl; // 结果: 依然保留原空间，方便下次快速写入
	return 0;
}

reserve(n)：空间预留（性能神器）

这是优化性能最常用的手段。如果你知道要存 1000 个字符，提前 reserve 可以避免程序在运行中频繁地搬家（重新分配内存）

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string str;
	// 提前申请 100 字节的空间
	str.reserve(100);
	cout << "Capacity: " << str.capacity() << endl; // 至少是100
	cout << "Size: " << str.size() << endl;         // 依然是0，因为还没填数据
	return 0;
}

resize(n, char c)：改变有效大小

它会实实在在地改变 size

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string str("Hello");
	cout << str << endl;
	
	str.resize(10, '!');
	cout << str << endl;

	str.resize(3);
	cout << str << endl;
	return 0;
}

vs下的string结构

在vs中string的底层大概是这样的

class string   string大概底层
{
private:
 char _buff[16];//当数据量小的时候存在这里面，只有vs有这个功能
	char* _ptr;
	size_t _size;
	size_t capaccity;
};

这里福多了一个_buff，这是微软工程师在设计vs时留下的，如果数据大小小于等于16，就存在_buff中，大于就存在_ptr中

//x86环境
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string s;
	cout << sizeof(str) << endl;
	
	return 0;
}

string总共占28个字节，内部结构稍微复杂一点，先是有一个联合体，联合体用来定义 string中字符串的存储空间： 当字符串长度小于16时，使用内部固定的字符数组来存放 当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间

这种设计也是有一定道理的，大多数情况下字符串的长度都小于16，那string对象创建 好之后，内部已经有了16个字符数组的固定空间，不需要通过堆创建，效率高。 其次：还有一个size_t字段保存字符串长度，一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量

例题

class Solution 
{
public:
    bool isletter(char ch)
    {
        if(ch>='a'&&ch<='z')
        return true;
        if(ch>='A'&&ch<='Z')
        return true;
    return false;
    }
    string reverseOnlyLetters(string s) 
    {
        int begin=0,end=s.size()-1;
        while(begin<end)
        {
            while(begin<end && !isletter(s[begin]))
            {
                ++begin;
            }
             while(begin<end && !isletter(s[end]))
            {
                --end;
            }
            swap(s[begin++],s[end--]);
        }
        return s;
    }
};

class Solution {
public:
int firstUniqChar(string s) {
// 统计每个字符出现的次数
int count[256] = {0};
int size = s.size();
for(int i = 0; i < size; ++i)
count[s[i]] += 1;
// 按照字符次序从前往后找只出现一次的字符
for(int i = 0; i < size; ++i)
if(1 == count[s[i]])
return i;
return -1;
}
};