【C++】STL学习之旅——初识STL，认识string类

1 STL 简介

现在我正式开始学习STL，这让我期待好久了，一想到不用手撕链表，手搓堆栈，心里非常爽。接下来我们先来介绍一下STL：

STL，英文全称 standard template library，中文可译为标准模板库或者泛型库，其包含有大量的模板类和模板函数，是 C++ 提供的一个基础模板的集合，用于完成诸如输入/输出、数学计算等功能。 STL 最初由惠普实验室开发，于 1998 年被定为国际标准，正式成为 C++ 程序库的重要组成部分。

主要分为这几个版本：HP STL、SGI STL、STLport、PJ STL、Rouge Wave STL 等
其中我们需要重点学习的是SGI版本：
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。学习STL 要阅读部分源代码，主要参考的就是这个版本

2 STL怎么学习

网上有句话说：“不懂STL，不要说你会C++”。STL是C++中的优秀作品，有了它的陪伴，许多底层的数据结构以及算法都不需要自己重新造轮子，站在前人的肩膀上，健步如飞的快速开发。那么我们应该如何学习呢？
首先就是关注官方网站 C++中查阅资料。我推荐使用这个：C++库
然后 学好英语很重要，要学会阅读文档，无论学习什么新技术，英语绝对是必不可少的。（程序员的尽头是英语）

3 STL缺陷

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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

4 string

接下来让我们开始学习string类吧：

4.1 初识 string

根据上面我们进行的搜索我们可以了解到 ：

1. string是一个代表字符串的对象。
2. 标准string类提供了类似标准字符容器的接口，而且添加了单字节操作的特性。
3. string类 是 basic_string类模版的一个实例，使用char类型来实例化basic_string 模版类。
4. 注意这个类独立于所使用的编码来处理字节： 如果使用 multi-byte 或 多长度字符（例如UTF-8编码），这个类的所有成员（比如 长度和大小），以及该类的迭代器将仍然在该字节（而不是实际的编码字符）来操作。

可以总结为以下内容：

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<char, char_traits, allocator>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string 以及using namespace std;

4.2 初步使用

构造函数

构造函数	功能
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

来看使用效果：

#include<string>
#include<iostream>
using namespace std;int main() {string s1;string s2("Hello!");string s3(5,'n');string s4(s2);cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;cout << s3 << endl;cout << s4 << endl;return 0;
}

流操作符也在string类中进行了重载，输出很丝滑~

成员函数

成员函数	作用
begin（）	返回字符首位置 (迭代器常用 )
end（）	返回字符结尾 (迭代器常用)
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
capacity	返回空间总大小
empty （重点)	检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false
clear （重点）	清空有效字符
reserve （重点)	为字符串预留空间
resize （重点）	将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充

来使用一下：

#include<string>
#include<iostream>
using namespace std;int main() {string s1("Hello!");cout << s1 << endl;//有效字符长度cout <<"有效字符长度:" << s1.size() << endl;//字符串所占空间cout << "字符串所占空间:" << s1.capacity() << endl;//实际长度（不包括‘\0')cout << "实际长度:" << s1.length() << endl;//检查是否为空 （为空返回1 不为空返回0）cout <<"是否为空:" << s1.empty() << endl;//-----------清空试试-------cout << "\n---------清空--------\n";s1.clear();cout << s1 << endl;//有效字符长度cout << "有效字符长度:" << s1.size() << endl;//字符串所占空间cout << "字符串所占空间:" << s1.capacity() << endl;//实际长度（不包括‘\0')cout << "实际长度:" << s1.length() << endl;//检查是否为空 （为空返回1 不为空返回0）cout << "是否为空:" << s1.empty() << endl;//--------更改大小-------cout << "\n---------更改有效字符个数--------\n";s1.resize(10, 'a');cout << s1 << endl;//有效字符长度cout << "有效字符长度:" << s1.size() << endl;//字符串所占空间cout << "字符串所占空间:" << s1.capacity() << endl;//实际长度（不包括‘\0')cout << "实际长度:" << s1.length() << endl;//检查是否为空 （为空返回1 不为空返回0）cout << "是否为空:" << s1.empty() << endl;return 0;
}

看看运行效果：

这样，对string就有了一个大概了解。
有些注意事项：

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

5 小试牛刀

家人们！ 上链接！！！：字符串相加

我们来尝试使用我们刚刚学习的string来解决问题：
首先：我们不能简单的进行字符串转换为整数，然后相加，最后转换为字符串。你问我为什么？
请看VCR：

测试用例没问题，但是Leetcode给我们的数据太大了，longlong都没办法容纳。
所以我们使用最朴素的算法：竖式算法
很简单 依次相加 按运算法则进位 得到该位的数值然后插入到string即可。

class Solution {
public:string addStrings(string num1, string num2) {// 从个位开始，所以取字符串末位int i = num1.length() - 1;int j = num2.length() - 1;// 计算所需变量int n1 = 0,n2 = 0 ,carry = 0;//答案string对象string ans = "";//开始计算while(i >= 0 || j >= 0 || carry != 0 ){//这里一定要写判断，不然会发生数组越界。n1 = i >= 0 ? num1[i] - '0' : 0; n2 = j >= 0 ? num2[j] - '0' : 0;//得到结构就尾插ans.push_back((n1 + n2 + carry) % 10 + '0');//迭代carry = (n1 + n2 + carry) / 10;i--;j--;}//注意因为我们是尾插的，所以要调换头尾顺序才可以//这里使用 对称对调法。for(int k = 0 ;k<ans.size()/2;k++){char tmp = ans[k] ;ans[k] = ans[ans.size() - 1 - k];ans[ans.size() - 1 - k] = tmp;}//这个函数更方便，但是不方便解释了在这里//reverse(ans.begin(),ans.end());return ans;}
};

来看效果奥：

牛批！！！！！ 过啦！！！！

Thanks♪(･ω･)ﾉ谢谢阅读！！！

下一篇文章见！！！