c++的学习之路:9、STL简介与string(1)

简介: c++的学习之路:9、STL简介与string(1)

一、STL

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。

也就是说STL就是一个模板,这个模板就是整合了很多库让我们方便使用的。

2、STL的版本

从网上我查到了四个版本就是下面的四个。

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。

3、STL的六大组件

这个就是仿函数、算法、迭代器、空间配置、容器、配接器就是像下方的图片

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,这个就是我从网上查到的。

二、string

1、为啥学习string类

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。

在字符串的实现,这时就不得不提美国的ASCLL码值,就是利用一个字节把各种符号字母变成数字存储,提供了一个很好的思路,这时就出现了一个叫做Unicode的万国码,这个就是按照ASCLL码表的方式存储各国的语言,这个里面有三种,分别是UTF-8、UTF-16、UTF-32各个字节可以存储各国的语言,中国也提出了一个叫做GBK的码表。

2、标准库中的string类

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。

总的来说: 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_stringstring;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;

下面将根据cplusplus这个网站来介绍和使用几个string类,网站就是下面这个链接。

https://legacy.cplusplus.com/reference/cmath/fmax/?kw=fmax

这个图片中的string介绍,第一句大概意思就是说string是一个关于字符的的对象,第二局就是为了方便使用这个string接口然后封装了这个类,下面这些我看这个文档的时候发现好多都不认识,要一个一个查的才能看的懂。

这个图就是介绍这个类的成员对象的介绍

这个图是成员函数的介绍

这个图是迭代器的介绍

这个图就是容量的介绍

这个图是元素访问的介绍

这个图是修饰符的介绍

这个图是字符串的介绍

这个图是成员常量的介绍

这个图是非成员函数重载的介绍

3、string类的常用接口说明

①string类对象的常见构造

constructor)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C-string来构造string类对象
string(size_t n, char c) string类对象中包含n个字符c
string(const string&s)  拷贝构造函数

测试代码如下,结果如图,s1没初始化,s2是hello word,s3是s2的拷贝。

void Test()
{
    string s1;
    string s2("hello word!");
    string s3(s2);
    cout << s1 << endl << s2 << endl << s3 << endl;
}
int main()
{
    Test();
    return 0;
}

②string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 返回字符串有效字符长度
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
reserve  为字符串预留空间**
resize  将有效字符的个数该成n个,多出的空间用字符c填充

下方图片和代码就是上面几个函数的使用,如下方代码可以看出,size和length都是计算长度的,听说好像是因为在刚创建时是用length,后来全部封装了后其他的都是size这个也就改成size了,其他的使用方法如下,具体用法都注释了。

void Test()
{
    // 注意:string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出
    string s("hello, word!");
    cout << s.size() << endl;
    cout << s.length() << endl;
    cout << s.capacity() << endl;
    cout << s << endl;
    // 将s中的字符串清空,注意清空时只是将size清0,不改变底层空间的大小
    s.clear();
    cout << s.size() << endl;
    cout << s.capacity() << endl;
    // 将s中有效字符个数增加到10个,多出位置用'a'进行填充
    // “aaaaaaaaaa”
    s.resize(10, 'a');
    cout << s.size() << endl;
    cout << s.capacity() << endl;
    // 将s中有效字符个数增加到15个,多出位置用缺省值'\0'进行填充
    // "aaaaaaaaaa\0\0\0\0\0"
    // 注意此时s中有效字符个数已经增加到15个
    s.resize(15);
    cout << s.size() << endl;
    cout << s.capacity() << endl;
    cout << s << endl;
    // 将s中有效字符个数缩小到5个
    s.resize(5);
    cout << s.size() << endl;
    cout << s.capacity() << endl;
    cout << s << endl;
}


③ 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类对象调用
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的迭代器
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
范围for C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式

下方代码和图片就是string类的三种遍历方式,使用方法如下方代码。

void Test()
{
    string s("hello word");
    // 3种遍历方式:
    // 需要注意的以下三种方式除了遍历string对象,还可以遍历是修改string中的字符,
    // 另外以下三种方式对于string而言,第一种使用最多
    // 1. for+operator[]
    for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
        cout << s[i] ;
    cout << endl;
    // 2.迭代器
    string::iterator it = s.begin();
    while (it != s.end())
    {
        cout << *it ;
        ++it;
    }
    cout << endl;
    // 3.范围for
    for (auto ch : s)
        cout << ch;
    cout << endl;
}
int main()
{
    Test();
    return 0;
}

④string类对象的修改操作

函数名称 功能说明
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+= 在字符串后追加字符串str
c_str 返回C格式字符串
find + npos 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

可以从下方代码中看出这几个函数的用法。

void Test()
{
    string str;
    str.push_back(' ');   // 在str后插入空格
    str.append("hello");  // 在str后追加一个字符"hello"
    str += 'w';           // 在str后追加一个字符'b'   
    str += "ord";          // 在str后追加一个字符串"it"
    cout << str << endl;
}
int main()
{
    Test();
    return 0;
}
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