【C++初阶】8. STL初阶 + String类

简介: 【C++初阶】8. STL初阶 + String类

在这里插入图片描述

STL初阶

1. 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

2. STL的版本

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 VisualC++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。在学习STL的过程中,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

在这里插入图片描述

String类

1. 为什么学习string类?

1.1 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。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
但是ASCII码值只适用于英文,对于中文汉字来说无法实现,这时候就出现了Unicode编码(万国码)
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2. 标准库中的string类(string类的用法)

2.1 string类(了解)

string类的文档介绍

  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,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)。
  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:==

  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,typedef basic_string 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;

    2.2 string类的常用接口说明

    1. string类对象的常见构造

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    2. string类对象的容量操作

    在这里插入图片描述
    这边顺便提一嘴,为啥会有两个一样的接口来返回字符串的有效长度呢?
    一开始string类中只有length接口,表示字符串的长度 后面出现STL库,为了使其与STL库中接口一致增加了size接口

    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)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。

      3. string类对象的访问及遍历操作

      在这里插入图片描述

      2.3 string类的使用形式

      string类+-读取

      在这里插入图片描述

      string类遍历

      在这里插入图片描述

      迭代器的使用形式

      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述

      capacity的使用

      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述

      扩size(resize) / 扩capacity(recapacity)

      在这里插入图片描述
      ==众所周知,扩容是有代价的,尤其是异地扩容,需要释放前空间,再开辟新空间==
      但是,当我们知道自己所需要的空间大小可不可以一次性开辟好呢?
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述

      尾插

      在这里插入图片描述

      任意位置插入/删除string(不推荐)

      在这里插入图片描述

      赋值assign / 替换replace(不推荐)

      在这里插入图片描述

      c_str

      在这里插入图片描述
      主要是为了C++兼容C语言的接口使用

      substr

      在这里插入图片描述

      运算符重载

      在这里插入图片描述

      3. 习题

      3.1 反转字符串

      在这里插入图片描述

      3.2 字符串相加

      在这里插入图片描述
      ==不停的头插,挪动的数据越来越多,时间复杂度O(N^2^)==,所以推荐尾插并逆置

      3.3 字符串中第一个唯一字符

      在这里插入图片描述

      3.4 字符串最后单词长度

      在这里插入图片描述

      4. vs和g++下string结构的说明

      注意:下述结构是在32位平台下进行验证,32位平台下指针占4个字节。

      vs下string的结构

      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
      union _Bxty
      {
              
               // storage for small buffer or pointer to larger one
      value_type _Buf[_BUF_SIZE];
      pointer _Ptr;
      char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing
      } _Bx;
      
      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
      最后:还有一个指针做一些其他事情。
      故总共占16+4+4+4=28个字节。
      在这里插入图片描述
      ==VS下使用的策略其实就是以空间换时间,当长度<16的时候存储在buff当中 当长度>=16时存储在_ptr所指向的空间当中==

      g++下string的结构

      G++下,string是通过写时拷贝实现的,string对象总共占4个字节,内部只包含了一个指针,该指针将来指向一块堆空间,内部包含了如下字段:
      空间总大小
      字符串有效长度
      引用计数
      struct _Rep_base
      {
              
              
      size_type _M_length;
      size_type _M_capacity;
      _Atomic_word _M_refcount;
      };
      
      指向堆空间的指针,用来存储字符串
      在这里插入图片描述
相关文章
|
2天前
|
存储 程序员 数据安全/隐私保护
深入探索C++中的类与对象
深入探索C++中的类与对象
|
2天前
|
存储 算法 C++
高效利用C++ STL库:标准模板库的使用技巧
本文介绍了C++ STL(标准模板库)的高效使用技巧,包括选择合适的容器类型、使用`emplace_back`而非`push_back`、预分配容器空间和范围for循环遍历容器。此外,还讨论了STL算法的运用,如用算法替代手动循环、使用lambda表达式和进行容器操作。通过这些技巧,开发者可以提升C++代码的性能和可读性。
|
2天前
|
算法 C++
c++算法学习笔记 (21) STL
c++算法学习笔记 (21) STL
|
2天前
|
算法 C++ 容器
黑马c++ STL常用算法 笔记(6) 常用集合算法
黑马c++ STL常用算法 笔记(6) 常用集合算法
|
2天前
|
算法 C++ 容器
黑马c++ STL常用算法 笔记(5) 常用算术生成算法
黑马c++ STL常用算法 笔记(5) 常用算术生成算法
|
2天前
|
算法 C++ 容器
黑马c++ STL常用算法 笔记(4) 常用拷贝和替换算法
黑马c++ STL常用算法 笔记(4) 常用拷贝和替换算法
|
2天前
|
存储 算法 搜索推荐
黑马c++ STL常用算法 笔记(3) 排序算法
黑马c++ STL常用算法 笔记(3) 排序算法
|
2天前
|
算法 C++
黑马c++ STL常用算法 笔记(2) 查找算法
黑马c++ STL常用算法 笔记(2) 查找算法
|
2天前
|
算法 C++ 容器
黑马c++ STL常用算法 笔记(1) 遍历算法
黑马c++ STL常用算法 笔记(1) 遍历算法
|
2天前
|
C++ 索引 容器
黑马c++ STL部分 笔记(9) map/multimap容器
黑马c++ STL部分 笔记(9) map/multimap容器