C++初阶---STL入门+(string)

Posted 2021-11-23 4nc414g0n

STL入门+（string）

• 1）STL入门
• • • ①STL概念
    • ②STL版本：
    • ③STL六大组件
• 2）string
• • • 1. string入门：
    • 2. 使用注意
    • 3. string使用
    • • ①string构造函数
      • ②string类对象的常见容量操作
      • • • size length capacity
          • clear
          • resize
          • reserve
          • 其他
      • ③string类对象的访问及遍历操作
      • • • iterator
      • ④string类对象的修改操作
      • • • push_back append +=
          • c_str
          • find rfind sub_str
      • ⑤string类非成员函数
      • • • getline
          • 其他

1）STL入门

①STL概念

概念： 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，并且是一个包括数据结构与算法的软件框架

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②STL版本：

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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

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③STL六大组件

1. 仿函数：
   包括：grater less…
2. 算法：
   包括：find swap reverse…
3. 迭代器：
   包括：iterator const_iterator reverse_iterator…
4. 空间配置器：
   包括：allocator
5. 容器(数据结构)：
   包括：string vector list…
6. 配接器：
   包括：stack queue priority_queue

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2）string

1. string入门：

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)
   摘自cplusplus.com
   
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

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2. 使用注意

1 不能操作多字节或者变长字符的序列
2. 在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std

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3. string使用

①string构造函数

默认 (1) string()
拷贝 (2) string (const string& str);
字串 (3) string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos);
来自const字符串 (4) string (const char* s);
来自序列 (5) string (const char* s, size_t n);
填充 (6) string (size_t n, char c);
范围 (7) template <class InputIterator>
string (InputIterator first, InputIterator last);

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(1) 空字符串构造函数（默认构造函数）: 构造一个空字符串，长度为零个字符
(2)拷贝构造:函数构造str的副本
(3)字串： 构造函数 复制 str 从字符位置 pos 开始并跨越 len 个字符的部分（或直到 str 的结尾，如果 str 太短或 len 是 string::npos）
(4)从const字符串： 复制s指向的空终止字符序列（C-string）
(5) 从缓冲区： 从s所指向的字符数组中复制前n个字符
(6) 填充构造函数：用字符c的n个连续副本填充字符串
(7) 范围构造函数 ：复制范围(first,last)中的字符序列，按相同的顺序
(8) 初始化列表：以相同的顺序复制il中的每个字符
(9) 移动构造函数：获取str的内容 str 处于未指定但有效的状态

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上面的所有构造函数都支持成员类型 allocator_type 的对象作为末尾的附加可选参数，这对于 string 是不相关的（上面未显示，请参阅 basic_string 的构造函数以获取完整签名)

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示例：

int main ()
{
 std::string s0 ("Initial string");

 // constructors used in the same order as described above:
 std::string s1;
 std::string s2 (s0);
 std::string s3 (s0, 8, 3);
 std::string s4 ("A character sequence");
 std::string s5 ("Another character sequence", 12);
 std::string s6a (10, 'x');
 std::string s6b (10, 43);      // 43 is the ASCII code for '+'
 std::string s7 (s0.begin(), s0.begin()+7);

 std::cout << "s1: " << s1 << "\\ns2: " << s2 << "\\ns3: " << s3;
 std::cout << "\\ns4: " << s4 << "\\ns5: " << s5 << "\\ns6a: " << s6a;
 std::cout << "\\ns6b: " << s6b << "\\ns7: " << s7 << '\\n';
 return 0;
}

输出：
s1:
s2: Initial string
s3: str
s4: A character sequence
s5: Another char
s6a: xxxxxxxxxx
s6b: ++++++++++
s7: Initial

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②string类对象的常见容量操作

size length capacity

名称	功能
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

{
	string s("string");
	cout<<s.size()<<endl;
	cout << s.length() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;

注意：

1. 有效字符串长度不包括’\\0’
2. length是因为C语言的习惯而保留下来的，string类最初只有length,引进STL后，为了兼容，又添加了size,便于符合STL的接口规则
   在使用时,size() 一般用作返回容器大小的方法,length() 一般用作返回一个序列的长度,但两者返回的结果是一样的

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clear

名称	功能
clear	清空有效字符

	string s("string");
	cout<<s.size()<<endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	s.clear();
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;

注意：

1. 清空时只是将size清0，不改变底层空间的大小

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resize

名称	功能
resize	将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充

string s("string");
cout<<s.size()<<endl;
cout << s.capacity() << endl;
s.resize(20);
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
s.resize(4);
cout << s << endl;
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
s.resize(20,'a');//多余的用'a'填充
cout << s << endl;
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;

注意：

1. resize多余的空间会用’\\0’填充
   
2. 空间不够会自动扩容(所以当我们要开辟空间同时对空间初始化，可以用resize)，且VS编译器下扩容是每次按1.5倍扩(g++是一次2倍)，后面探讨

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reserve

名称	功能
reserve	为字符串预留空间

string s;
cout<<s.size()<<endl;
cout << s.capacity() << endl;
s.reserve(200);
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
s.reserve(100);
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;

string s;
size_t sz = s.capacity();
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
	s.push_back('c');
	if (sz != s.capacity())
	{
		sz = s.capacity();
		cout << "capacity: " << sz << '\\n';
	}
}

操作：
如果我们知道要开辟的空间大小应该一次开好，避免增容，提高效率
注意：

1. 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
2. 不要轻易使用这个函数,string的扩容和缩容都是很占用CPU的操作,对效率有影响
3. string.reserve(int nSize )中nSize需要保证要能足够容纳string中的字符,否则此方法无效（注意不会崩溃）
4. 在VS下扩容会按1.5倍扩且string.reserve(int nSize )设置完毕后自动将string的占用空间对齐到整数步长.
   比如20会对齐到2*16-1 = 31(1????)
5. 在g++下是2倍增容
   

其他

名称	功能
empty	检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false
max_size	返回字符串的最大大小
shrink_to_fit	缩小到适合

具体参考：cplusplus.com string

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③string类对象的访问及遍历操作

名称	功能
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

以下为三种遍历方式：(需要注意的以下三种方式除了遍历string对象，还可以遍历修改string中的字符)
注意： 以下三种方式对于string而言，第一种使用最多

string s("hello Bit");
// 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;

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iterator

const对象要用const迭代器，只读，不能写

string s("hello");
string::const_iterator it = s.cbegin();
while (it != s.cend())
{
	//*it += 1;
	cout << *it << " ";
	++it;
}
cout << endl;

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rbegin 和 rend

string::const_iterator it = s.begin();
while (it != s.end())
{
	//*it += 1;
	cout << *it << " ";
	++it;
}
cout << endl;
//string::const_reverse_iterator rit = s.rbegin();
auto rit = s.rbegin();
while (rit != s.rend())
{
	//*rit += 1;
	cout << *rit << " ";
	++rit;
}
cout << endl;

注意这里cbegin和cend也可以直接用begin和end(const c可以直接省略)
(C++11里增加了以下接口来匹配)

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④string类对象的修改操作

push_back append +=

名称	功能
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
insert	少用
erase	少用

注意insert 和erase 少用，因为数据在头部和中间时要挪动数据，效率底下

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c_str

名称	功能
c_str	返回C格式字符串

string s;
/*char* c;
string s1 = "1234";
c = s.c_str();*///此处错误 
//c_str()返回的是一个分配给const char*的地址，
//其内容已设定为不可变更，如果再把此地址赋给一个可以变更内容的char*变量，就会产生冲突
char c[20];
string s1 = "1234";
strcpy(c, s.c_str());
cout << s1.c_str() << endl;

注意：
c_str()函数返回一个指向正规C字符串的指针, 内容与本string串相同.

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find rfind sub_str

名称	功能
find和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（查找字符串中最后一次出现的内容）
sub_str	在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

npos是string里面的一个静态成员变量static const size_t npos = -1;

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示例（取出url中协议、域名、uri）：

string url("https://blog.csdn.net/lplp90908/article/details/49998181/");
size_t i1 = url.find("://");
if (i1 != string::npos)
{
	string protocol = url.substr(0, i1 - 0);
	cout << "protocol:" << protocol << endl;
}
size_t i2 = url.find('/', i1 + 3);
if (i2 != string::npos)
{
	string domain = url.substr(i1 + 3, i2 - (i1 + 3));
	cout << "domain:" << domain << endl;
}
string uri = url.substr(i2);
cout << "uri:" << uri << 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

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⑤string类非成员函数

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getline

名称	功能
getline	获取一行字符串

getline场景：cin遇到空格就结束读取

string line;
// while(cin>>line)
while(getline(cin, line))
{
size_t pos = line.rfind(' ');
cout<<line.size()-pos-1<<endl;
}

其他

名称	功能
operator+	尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低
operator>>+operator<<	输入运算符重载
relational operators	大小比较