• string

     

    目录

    六、STL简介

    (一)什么是STL

    (二)STL的版本

    (三)STL六大组件

    七、string

    (一)标准库中的string

     1、string类

    2、string常用的接口 

    1)string类对象的常见构造

     2)string类对象的容量操作

    3)string类对象的访问及遍历操作

    4)string类对象的修改操作

    5)string类非成员函数

    (二)string模拟实现

     1、浅拷贝

    2、深拷贝

    3、实现 

    六、STL简介

    (一)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 。

    (二)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 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。我们后面学习 STL 要阅读部分源代码， 主要参考的就是这个版本。

    (三)STL六大组件

     学习STL的三个境界：能用，明理，能扩展 。

    七、string

    string严格来说不是STL，而是标准库。

    (一)标准库中的string

     1、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，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。
    2、string常用的接口 
    1)string类对象的常见构造

    以下是常用的构造方式

    1.     string s1;
    2. 	string s2("123");
    3. 	string s3 = "123";
    4. 	string s4(s3);
     2)string类对象的容量操作
    函数名称作用
    size返回字符串有效长度
    length返回字符串有效长度
    capacity返回空间总大小
    empty若字符串为空返回true，不为空返回false
    clear清空有效字符
    reserve预留空间
    resize将字符串大小改为n
    1. #include
    2. int main()
    3. {
    4. 	string s = "C++";
    5. 	cout << s << endl;
    6. 	cout <<"s.size():"<< s.size() << endl;
    7. 	cout <<"s.length():"<< s.length() << endl;
    8. 	cout << "s.capacity():"<capacity() << endl;
    9. 	cout << "s.empty():"<empty() << endl;
    10. 	cout << "-----------------------------------------------------" << endl;
    11. 	s.resize(6);
    12. 	cout << "s.size():" << s.size() << endl;
    13. 	cout << "s.capacity():" << s.capacity() << endl;
    14. 	cout << "-----------------------------------------------------" << endl;
    15. 	s.reserve(16);
    16. 	cout << "s.capacity():" << s.capacity() << endl;
    17. 	cout << "-----------------------------------------------------" << endl;
    18. 	s.clear();
    19. 	cout << "s.empty():" << s.empty() << endl;
    20.  
    21. 	return 0;
    22. }

    string 容量相关方法使用代码演示
    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 。
    3)string类对象的访问及遍历操作
    函数名称作用
    operator[]
    返回 pos 位置的字符， const string 类对象调用
    begin+end返回首元素地址+返回最后一个元素的下一个位置的地址
    rbegin+rend返回最后一个元素的地址+返回第一个元素的前一个位置地址
    范围forfor的新遍历方式(C++11)
    1.     string s = "asdfghjkl";
    2. 	string::iterator it = s.begin();
    3. 	while (it != s.end())
    4. 	{
    5. 		cout << *it ;
    6. 		it++;
    7. 	}
    8. 	cout << endl;

    这就是正向迭代器，其中string::iterator也可以用auto

    1. 	string s = "asdfghjkl";
    2. 	auto it = s.begin();
    3. 	while (it != s.end())
    4. 	{
    5. 		cout << *it ;
    6. 		it++;
    7. 	}
    8. 	cout << endl;

     还有反向迭代器

    1. 	string s = "asdfghjkl";
    2. 	auto it = s.rbegin();
    3. 	while (it != s.rend())
    4. 	{
    5. 		cout << *it ;
    6. 		it++;
    7. 	}
    8. 	cout << endl;

    范围for(原理：编译器会将范围for变成迭代器)

    1. 	string s = "asdfghjkl";
    2. 	for (auto a : s)
    3. 	{
    4. 		cout << a;
    5. 	}
    6. 	cout << endl;
    4)string类对象的修改操作
    函数名称作用
    push_back在字符串尾部添加字符
    append在字符串后面追加一个字符串
    operator+=在字符串后面追加字符串str
    c_str返回C格式的字符串
    find+npos
    从字符串pos位置开始往后找字符，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，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
    insert插入字符或字符串
    erase删除字符或字符串
    1. int main()
    2. {
    3. 	string s = "hello ";
    4. 	cout << s << endl;
    5. 	cout << "------------------------------------------------" << endl;
    6. 	s.push_back('w');
    7. 	cout << s << endl;
    8. 	cout << "------------------------------------------------" << endl;
    9. 	s += "orld";
    10. 	cout << s << endl;
    11. 	cout << "------------------------------------------------" << endl;
    12. 	s.append(" /C++");
    13. 	cout << s << endl;
    14. 	cout << "------------------------------------------------" << endl;
    15. 	cout << s.find('h') << endl;
    16. 	cout << "------------------------------------------------" << endl;
    17. 	cout << s.substr(2, 5) << endl;
    18. 	cout << "------------------------------------------------" << endl;
    19. 	s.insert(0,1,'+');
    20. 	s.insert(s.begin(), '+');
    21. 	cout << s << endl;
    22. 	cout << "------------------------------------------------" << endl;
    23. 	s.erase(0, 2);
    24. 	cout << s << endl;
    25. 	cout << "------------------------------------------------" << endl;
    26.  
    27. 	return 0;
    28. }

    注意，我们在文档时，substr是有缺省值的

     当我们不给截多少字符的时候，会给npos值，那么npos值是多少呢？？？

    是-1吗？？？

    文档中npos的类型是size_t，这是无符号整形，也就是说这里的-1并不真的是，而是42亿+

    到现在为止，我们并没有遇到过这么大的长度，所以可以理解为，截到字符串结束

    还有值得注意的是insert

    在插入一个字符的时候我们需要传三个参数，或者传迭代器也就是(6)

    1. 	s.insert(0,1,'+');            //(5)
    2. 	s.insert(s.begin(), '+');     //(6)

    当erasr没有第二个参数时，默认为删除到字符串最后

    5)string类非成员函数
    函数名称作用
    operator+字符串添加，不改变原来的字符串
    operator>>输入运算符重载
    operator<<输出运算符重载
    getline获取一行字符串
    relational operators比较大小
    1. #include
    2. int main()
    3. {
    4. 	string s = "hello ";
    5. 	cout << s << endl;
    6. 	cout << "------------------------------------------------" << endl;
    7. 	string s2 = s + "C++";
    8. 	cout << s << endl;
    9. 	cout << s2 << endl;
    10. 	cout << "------------------------------------------------" << endl;
    11. 	string s4;
    12. 	getline(cin, s4);
    13. 	cout << s4 << endl;
    14. 	cout << "------------------------------------------------" << endl;
    15. 	return 0;
    16. }

    getline主要是解决cin遇到空格就停止读取的问题

    这些是比较常见的string接口，当然还有很多接口

    具体介绍，大家可以看看官网 icon-default.png?t=N7T8https://cplusplus.com/

    (二)string模拟实现

     1、浅拷贝

    下面代码是有问题的 

    1. class String
    2. {
    3. public:
    4. /*String()
    5.  :_str(new char[1])
    6.  {*_str = '\0';}
    7.  */
    8.  //String(const char* str = "\0") 错误示范
    9.  //String(const char* str = nullptr) 错误示范
    10.  String(const char* str = "")
    11.  {
    12.  // 构造String类对象时，如果传递nullptr指针，可以认为程序非
    13.  if (nullptr == str)
    14.  {
    15.  assert(false);
    16.  return;
    17.  }
    18.  _str = new char[strlen(str) + 1];
    19.  strcpy(_str, str);
    20.  }
    21.  ~String()
    22.  {
    23.  if (_str)
    24.  {
    25.  delete[] _str;
    26.  _str = nullptr;
    27.  }
    28.  }
    29. private:
    30.  char* _str;
    31. };
    32. // 测试
    33. void TestString()
    34. {
    35.  String s1("hello bit!!!");
    36.  String s2(s1);
    37. }

    说明：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：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 。
    可以采用深拷贝解决浅拷贝问题，即： 每个对象都有一份独立的资源，不要和其他对象共享 。
    2、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。
    3、实现 

    代码仅供参考 

    1. class string
    2. {
    3.     friend ostream& operator<<(ostream& out, const string& s);
    4.     friend istream& operator>>(istream& in, string& s);
    5. public:
    6.     typedef char* iterator;
    7.    
    8.     string(const char* str = "")
    9.         :_size(strlen(str))
    10.         ,_capacity(_size)
    11.     {
    12.         _str = new char[_capacity + 1];
    13.         strcpy(_str, str);
    14.     }
    15.     string(const string& s)
    16.     {
    17.         char* tmp = new char[_capacity + 1];
    18.         strcpy(tmp, s._str);
    19.         _str = tmp;
    20.         _size = s._size;
    21.         _capacity = s._capacity;
    22.     }
    23.     
    24.     ~string()
    25.     {
    26.         delete[] _str;
    27.         _str = nullptr;
    28.         _size = _capacity = 0;
    29.     }
    30.     iterator begin()
    31.     {
    32.         return _str;
    33.     }
    34.     iterator end()
    35.     {
    36.         return _str + _size;
    37.     }
    38.     const iterator begin()const
    39.     {
    40.         return _str;
    41.     }
    42.     const iterator end()const
    43.     {
    44.         return _str + _size;
    45.     }
    46.     void reserve(size_t n)
    47.     {
    48.         if(n>_capacity)
    49.         {
    50.             char* tmp = new char[n+1];
    51.             strcpy(tmp,_str);
    52.             delete[] _str;
    53.             _str = tmp;
    54.             _capacity = n;
    55.         }
    56.     }
    57.     void push_back(char c)
    58.     {
    59.         if (_size == _capacity)
    60.         {
    61.             reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
    62.         }
    63.         _str[_size] = c;
    64.         _size++;
    65.         _str[_size] = '\0';
    66.     }
    67.     string& operator+=(char c)
    68.     {
    69.         push_back(c);
    70.         return *this;
    71.     }
    72.     void append(const char* str)
    73.     {
    74.         size_t len = strlen(str);
    75.         if (_size + len > _capacity)
    76.         {
    77.             reserve( _size + len );
    78.         }
    79.         strcpy(_str + _size, str);
    80.         _size += len;
    81.     }
    82.     string& operator+=(const char* str)
    83.     {
    84.         append(str);
    85.         return *this;
    86.     }
    87.     void clear()
    88.     {
    89.        _str[0] = '\0';
    90.         _size =  0;
    91.     }
    92.     void swap(string& s)
    93.     {
    94.         std::swap(_str, s._str);
    95.         std::swap(_size, s._size);
    96.         std::swap(_capacity, s._capacity);
    97.     }
    98.     string substr(size_t pos,size_t len = npos)
    99.     {
    100.         string s;
    101.         int a = pos;
    102.         if (len == npos || len >= _size)
    103.         {
    104.             len = _size - pos;
    105.             s.reserve(len);
    106.             for (int i = pos; i < _size; i++)
    107.             {
    108.                 s += _str[i];
    109.             }
    110.         }
    111.         else
    112.         {
    113.             s.reserve(len);
    114.             for (int i = pos; i < pos + len; i++)
    115.             {
    116.                 s += _str[i];
    117.             }
    118.         }
    119.         return s;
    120.     }
    121.     string& insert(size_t pos,size_t len,char c)
    122.     {
    123.         assert(pos <= _size);
    124.         if (_size + len > _capacity)
    125.         {
    126.             reserve(_size + len);
    127.         }
    128.         int a = _size;
    129.         while (a >= (int)pos)
    130.         {
    131.             _str[a + len] = _str[a];
    132.             a--;
    133.         }
    134.         int i = pos;
    135.         while (i < pos+len)
    136.         {
    137.             _str[i] = c;
    138.             i++;
    139.         }
    140.         _size++;
    141.         return *this;
    142.     }
    143.     string& insert(size_t pos, const char* str)
    144.     {
    145.         int len = strlen(str);
    146.         assert(pos <= _size);
    147.         if (_size + len > _capacity)
    148.         {
    149.             reserve(_size + len);
    150.         }
    151.         int a = _size;
    152.         while (a >= (int)pos)
    153.         {
    154.             _str[a + len] = _str[a];
    155.             a--;
    156.         }
    157.         int i = pos;
    158.         int j = 0;
    159.         while (i < pos + len)
    160.         {
    161.             _str[i] = str[j];
    162.             i++;
    163.             j++;
    164.         }
    165.         _size += len;
    166.         return *this;
    167.     }
    168.     size_t size()const
    169.     {
    170.         return _size;
    171.     }
    172.     size_t capacity()const
    173.     {
    174.         return _capacity;
    175.     }
    176.     const char*c_str()const
    177.     {
    178.         return _str;
    179.     }
    180.  
    181.     bool empty()const
    182.     {
    183.         return _size == 0;
    184.     }
    185.     void resize(size_t n, char c = '\0')
    186.     {
    187.         if (n < _size)
    188.         {
    189.             _str[n] = '\0';
    190.             _size = n;
    191.         }
    192.         if (n > _size)
    193.         {
    194.             reserve(n);
    195.             while (_size < n)
    196.             {
    197.                 _str[_size] = c;
    198.                 _size++;
    199.             }
    200.            _str[_size] = '\0';
    201.         }
    202.     }
    203.  
    204.     char operator[](size_t index)
    205.     {
    206.         assert(index < _size);
    207.         return _str[index];
    208.     }
    209.     const char& operator[](size_t index)const
    210.     {
    211.         assert(index < _size);
    212.         return _str[index];
    213.     }
    214.     bool operator<(const string& s)
    215.     {
    216.         int num1 = 0;
    217.         int count = 0;
    218.         while (num1<_size && num1 < s._size)
    219.         {
    220.             if (_str[num1] > s._str[num1])
    221.                 return false;
    222.             if (_str[num1] < s._str[num1])
    223.                 count++;
    224.             num1++;
    225.         }
    226.         if (s._str[num1] != '\0')
    227.             return true;
    228.         if (count == 0)
    229.             return false;
    230.         return true;
    231.     }
    232.     bool operator==(const string& s)
    233.     {
    234.         int num1 = 0;
    235.         while (num1 < _size && num1 < s._size)
    236.         {
    237.             if (_str[num1] != s._str[num1])
    238.             {
    239.                 return false;
    240.             }
    241.             num1++;
    242.         }
    243.         if (s._str[num1] != '\0'||_str[num1]!='\0')
    244.             return false;
    245.         return true;
    246.     }
    247.     bool operator<=(const string& s)
    248.     {
    249.         return *this == s || *this < s;
    250.     }
    251.     bool operator>(const string& s)
    252.     {
    253.         return !(*this <= s);
    254.     }
    255.     bool operator>=(const string& s)
    256.     {
    257.         return *this == s || *this > s;
    258.     }
    259.  
    260.     bool operator!=(const string& s)
    261.     {
    262.         return !(*this== s);
    263.     }
    264.     // 返回c在string中第一次出现的位置
    265.     size_t find(char c, size_t pos = 0) const
    266.     {
    267.         int a = pos;
    268.         while (a < _size)
    269.         {
    270.             if (_str[a] == c)
    271.                 return a;
    272.             a++;
    273.         }
    274.         return -1;
    275.     }
    276.     // 返回子串s在string中第一次出现的位置
    277.     size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const
    278.     {
    279.         int a = pos;
    280.         int i = 0;
    281.         while (a < _size)
    282.         {
    283.             int j = a;
    284.             while (_str[j] == s[i])
    285.             {
    286.                 i++;
    287.                 j++;
    288.                 if (s[i] == '\0')
    289.                     return a;
    290.             }
    291.             i = 0;
    292.             a++;
    293.         }
    294.     }
    295.     // 删除pos位置上的元素
    296.     string& erase(size_t pos, size_t len)
    297.     {
    298.         if (len >= _size)
    299.         {
    300.             _str[pos] = '\0';
    301.             _size = pos;
    302.             return *this;
    303.         }
    304.         int a =  pos;
    305.         while (a+len <= _size)
    306.         {
    307.             _str[a] = _str[a + len];
    308.             a++;
    309.         }
    310.         _size -= len;
    311.         return *this;
    312.     }
    313.     const static size_t npos;
    314. private:
    315.     char* _str;
    316.     size_t _size;
    317.     size_t _capacity;
    318. };
    319. const size_t string::npos = -1;
    320. ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
    321. {
    322.     for (auto a : s)
    323.     {
    324.         cout << a;
    325.     }
    326.     return cout;
    327. }
    328. istream& operator>>(istream& in, string& s)
    329. {
    330.     s.clear();
    331.     char ch;
    332.     ch = in.get();
    333.     while (ch!='\n')
    334.     {
    335.         s += ch;
    336.         ch = in.get();
    337.     }
    338.     return in;
    339. }

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/Metaleaf/article/details/132670956