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。
· 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。我们后面分享的技术内容STL要阅读部分源代码，主要参考的就是这个版本。
· 容器：各种数据结构，如vector，list，deque，set，map等用来存放数据
· 算法：各种常用算法，如sort，find，copy，for_each等
· 迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂
· 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略
· 适配器：一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西
· 空间适配器：负责空间的配置与管理
STL的缺陷
1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
string类
为什么我们要深入学习剖析string类呢？
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（面向对象编程与面向过程）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
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，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，typedefbasic_string<char,char_traits,allocator>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;
string类常用的接口使用指南
string类中常见的构造
函数名称 |
功能说明 |
string() |
构造空的string类对象，即空字符串 |
string(const char* s) |
用常量字符串来构造string类对象 |
string(const string& s) |
拷贝构造函数 |
void string_test1() { //空类调用构造函数 string s1; //调用构造函数 string s2 ( "hello word"); //调用拷贝构造函数 string s3(s2); cin >> s1; cout << "s1:" << s1 << endl; cout << "s2:"<<s2 << endl; cout << "s3:"<<s3 << endl; }
string类对象的访问及遍历操作
函数名称 |
功能说明 |
operator[ ] |
返回pos位置的字符，const string类对象的调用 |
begin + end |
begin获取第一个字符的迭代器+end获取下一个位置的迭代器 |
rbegin +rend |
rbegin获取最后一个字符的反向迭代器+rend获取第一个字符迭代器 |
范围for循环 |
C++11简洁的范围for循环新的遍历方式 |
//[]操作符重载遍历 string s1("hello word"); int i = 0; //遍历读 for (int i = 0; i < s1.size(); i++) { cout << s1[i] << " " ; } cout << endl; //遍历写 for (int i = 0; i < s1.size(); i++) { s1[i]++; cout << s1[i] << " "; } cout << endl; //迭代器遍历 string s2("hello word"); //迭代器读 string::iterator it = s2.begin(); while (it != s2.end()) { cout << *it<<" "; it++; } cout << endl; //迭代器写 string::iterator it1 = s2.begin(); //不可以写成while(it1<s2.end()) //有可能不连续 while (it1 != s2.end()) { *it1 = 'a'; cout << *it1 << " "; it1++; } cout << endl; //范围for循环遍历 //范围for循环读 string s3("hello word"); for (auto ch : s3) { cout << ch << " "; } cout << endl; //范围for循环写 for (auto& ch : s3) { ch++; cout << ch << " "; } cout << endl;
string类对象的容量操作
函数名称 |
功能说明 |
size |
返回字符串有效字符长度 |
length |
返回字符串有效长度 |
capacity |
返回空间总大小 |
clear |
清空有效字符 |
reserve |
为字符串预留空间 |
resize |
将有效字符的个数改成n个，多出的空间用字符c填充 |
string s1("hello word"); //这里size和length成员函数返回的都是字符串的长度 cout << s1.size() << endl; cout << s1.length() << endl; cout << s1.capacity() << endl; s1.clear(); cout << s1.capacity() << endl;
string s1("hello word"); cout << s1 << endl; cout << s1.size() << endl; cout << s1.capacity() << endl; s1.resize(13); //添加\0 cout << s1 << endl; cout << s1.size() << endl; cout << s1.capacity() << endl; s1.resize(20, 'x'); cout << s1 << endl; cout << s1.size() << endl; cout << s1.capacity() << endl; s1.resize(5); //拿取前5个字符 cout << s1 << endl; cout << s1.size() << endl; cout << s1.capacity() << endl; string s2; s2.resize(10, '#'); cout << s2 << endl; cout << s2.size() << endl; cout << s2.capacity() << endl; s2[0]++; cout << s2 << endl; s2.at(0)++; cout << s2 << endl;
string类对象空间的开辟规则
string s; s.reserve(100); int old = s.capacity(); cout << "初始：" << old << endl; for (int i = 0; i < 100; i++) { //尾插 s.push_back('x'); if (s.capacity() != old) { cout << "容量：" << s.capacity() << endl; old = s.capacity(); } } s.reserve(10); cout << s.capacity() << endl;
首先在vs集成开发环境下会在我们的要求下多开辟空间。
在vs集成开发环境下刚开始会以1倍开辟空间，最后变成以1.5倍开辟空间。
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, 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。
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。
string类对象的修改操作
函数名称 |
功能说明 |
push_back |
尾插一个字符 |
append |
追加一个字符串 |
operator+= |
追加一个字符串 |
assign |
从pos位置开始的n个字符覆盖到另一个字符串 |
insert |
在pos位置插入n个字符 |
erase |
删除pos位置往后的值 |
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位置开始往前找字符c，截取n个字符，然会将其返回 |
尾插、append、+=重载
string ss("world"); string s; //尾插 一个字符 s.push_back('#'); cout << s << endl; //尾插一个字符串 s.append("hello"); cout << s << endl; //+=重载 s += '#'; s += "hello"; cout << s << endl; s.append(ss); cout << endl;
assign
string str("xxxxxxx"); string base = "The quick brown fox jumps over a lazy dog."; str.assign(base); //覆盖 cout << str << endl; //从第5个字符开始的10个字符覆盖过去 str.assign(base, 5, 10); cout << str << endl;
insert、erase
//在pos位置插入n个字符 string str("hello world"); str.insert(0,1, 'x'); cout << str << endl; str.insert(str.begin(), 'x'); cout << str << endl; //删除pos位置往后的值 str.erase(5); cout << str << endl;
rfind、substr
string s1("test.cpp"); int i = s1.rfind('.'); cout << s1.substr(i) << endl;
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。
三个有趣的迭代器
逆置迭代器
在C语言的学习中我们会碰到逆置这到题目，但是在C++中的string类里就含有这个成员函数
string s4("hello word"); //string::reverse_iterator itr = s4.rbegin(); auto itr = s4.rbegin(); while (itr != s4.rend()) { cout << *itr << " "; itr++; }
这里就可以体现出auto关键字的作用。
静态迭代器
const string s1("hello word"); string::const_iterator cit = s1.cbegin(); while (cit != s1.cend()) { //读 cout << *cit << " "; ++cit; //不支持写 }
静态逆置迭代器
const string s1("hello word"); string::const_reverse_iterator crt = s1.crbegin(); auto crt = s1.crbegin(); while (crt != s1.crend()) { cout << *crt << " "; crt++; }
