C++STL库:String介绍

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了C++STL库:String介绍相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

C++STL库

学习方法:使用STL的三个境界:能用,明理,能扩展。

今天我们开启一个新主题:C++数据结构之STL库,我们将介绍STL库里常用库的用法与实现过程。

常用库

库名称

所需头文件

数据结构

string

#include<string>

vector

#include<vector>

动态数组

list

#include<list>

带头双向循环链表

queue

#include<queue>

队列

stack

#include<stack>

deque

#include<deque>

双端队列

priority_queue

#include<queue>

优先队列

string类

string类的介绍

注意:C++的string严格来说是一个类,是一个对象,不是一个类型。

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(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_stringstring;

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类对象的常见构造

函数名称

功能说明

string() (重点)

构造空的string类对象,即空字符串

string(const char* s) (重点)

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) (重点)

拷贝构造函数

举例:

#include <iostream> #include <string>  using namespace std;  int main()      string s1;         // 构造空的string类对象s1     string s2("i 1ove");  // 用C格式字符串构造string类对象s2     string s3(9, 'u');     string s4(s2);   return 0; 

容量方法

以下均为类公共成员函数

方法名称

用途

size(重点)

返回字符串有效字符长度

length

返回字符串有效字符长度

max_size

返回字符串支持的最大字符数

resize(重点)

将有效字符的个数改成n个,多出的空间用字符c填充

capacity(重点)

返回空间总大小

reserve

请求更改容量,为字符串预留空间

clear(重点)

清除字符串

empty(重点)

测试字符串是否为空

shrink_to_fit

请求字符串减小其容量以适应其大小

重点实例:

// size/clear/resize void Teststring1()    // 注意:string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出   string s("hello, World!!!");   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;   //==================================================================================== void Teststring2()    string s;   // 测试reserve是否会改变string中有效元素个数   s.reserve(100);   cout << s.size() << endl;   cout << s.capacity() << endl;   // 测试reserve参数小于string的底层空间大小时,是否会将空间缩小   s.reserve(50);   cout << s.size() << endl;   cout << s.capacity() << endl;  // 利用reserve提高插入数据的效率,避免增容带来的开销 //==================================================================================== void TestPushBack()    string s;   size_t sz = s.capacity();   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';          void TestPushBackReserve()    string s;   s.reserve(100);   size_t sz = s.capacity();   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';         

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。

访问及遍历操作

函数名称

功能说明

operator[] (重点)

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

实例代码:

void Teststring()       string s1("hello World");       const string s2("Hello World");       cout << s1 << " " << s2 << endl;       cout << s1[0] << " " << s2[0] << endl;       s1[0] = 'H';       cout << s1 << endl;       // s2[0] = 'h'; 代码编译失败,因为const类型对象不能修改void Teststring()       string s("hello World");       // 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] << endl;              // 2.迭代器       string::iterator it = s.begin();       while (it != s.end())                     cout << *it << endl;              ++it;              string::reverse_iterator rit = s.rbegin();       while (rit != s.rend())                     cout << *rit << endl;              // 3.范围for       for (auto ch : s)                     cout << ch << endl;       

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+= (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

void Teststring()       string str;       str.push_back(' '); // 在str后插入空格       str.append("I"); // 在str后追加一个字符"I"       str += 'lov'; // 在str后追加一个字符'1ov'       str += "it"; // 在str后追加一个字符串"it"       cout << str << endl;       cout << str.c_str() << endl; // 以C语言的方式打印字符串       // 获取file的后缀       string file("string.cpp");       size_t pos = file.rfind('.');       string suffix(file.substr(pos, file.size() - pos));       cout << suffix << endl;       // npos是string里面的一个静态成员变量       // static const size_t npos = -1;       // 取出url中的域名       string url("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");       cout << url << endl;       size_t start = url.find("://");       if (start == string::npos)                     cout << "invalid url" << endl;              return;              start += 3;       size_t finish = url.find('/', start);       string address = url.substr(start, finish - start);       cout << address << endl;       // 删除url的协议前缀       pos = url.find("://");           url.erase(0, pos + 3);       cout << url << 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

类非成员函数

函数

功能说明

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

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

string类的模拟实现

经典的string类问题

上面已经对string类进行了简单的介绍,只要能够正常使用即可。在面试中,面试官总喜欢让模拟实现string类,最主要是实现string类的构造、拷贝构造、赋值运算符重载以及析构函数。观察以下代码,判断该string类的实现是否有问题?

class stringpublic:       /*string()       :_str(new char[1])       *_str = '\\0';       */           //string(const char* str = "\\0") 错误示范       //string(const char* str = nullptr) 错误示范       string(const char* str = "")                     // 构造string类对象时,如果传递nullptr指针,认为程序非法,此处断言下              if (nullptr == str)                                   assert(false);                     return;                            _str = new char[strlen(str) + 1];              strcpy(_str, str);                  ~string()                     if (_str)                                   delete[] _str;                     _str = nullptr;                     private:       char* _str;;// 测试void Teststring()       string s1("hello bit!!!");              // string不明确       string s2(s1);                                    // string不明确

上述string类没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载,此时编译器会合成默认的,当用s1构造s2时,编译器会调用默认的拷贝构造。最终导致的问题是,s1、s2共用同一块内存空间,在释放时同一块空间被释放多次而引起程序崩溃,这种拷贝方式,称为浅拷贝。

浅拷贝

浅拷贝:也称位拷贝,编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源,最后就会导致多个对象共享同一份资源,当一个对象销毁时就会将该资源释放掉,而此时另一些对象不知道该资源已经被释放,以为还有效,所以 当继续对资源进项操作时,就会发生发生了访问违规。要解决浅拷贝问题,C++中引入了深拷贝。

深拷贝

深拷贝:如果一个类中涉及到资源的管理,其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出。一般情况都是按照深拷贝方式提供。

写时拷贝(了解)

写时拷贝就是一种拖延症,是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。

引用计数:用来记录资源使用者的个数。在构造时,将资源的计数给成1,每增加一个对象使用该资源,就给计数增加1,当某个对象被销毁时,先给该计数减1,然后再检查是否需要释放资源,如果计数为1,说明该对象时资源的最后一个使用者,将该资源释放;否则就不能释放,因为还有其他对象在使用该资源。

现代写法的string

本处最主要是实现string类的构造、拷贝构造、赋值运算符重载以及析构函数。​具体完整的源码欢迎关注微信公众号“01编程小屋”,后台回复“C++String”获取完整源代码哦

class stringpublic:       string(const char* str = "")                     if (nullptr == str)                     str = "";              _str = new char[strlen(str) + 1];              strcpy(_str, str);                  string(const string& s)              : _str(nullptr)                     string strTmp(s._str);              swap(_str, strTmp._str);                  string& operator=(string s)                     swap(_str, s._str);              return *this;                ~string()                     if (_str)                                   delete[] _str;                     _str = nullptr;                     private:       char* _str;;

后续我们还会继续更新C++STL库的用法详解与原理,如果你喜欢我们的文章别忘了关注我们的公众号​“01编程小屋”哦!后续我们都会在上面更新最新的文章,关注小屋,学习编程不迷路。你的​支持就是我们坚持做下去的动力!

以上是关于C++STL库:String介绍的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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C++STL第一篇:string类介绍及模拟实现

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[窥视内经] STL,string,vector,list(用法篇)