C++学习记录——십 STL初级认识、标准库string类

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关于string类的内容，可以在cplusplus.com查看到。

1、什么是STL

STL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。

2、STL简介

STL最初是在惠普实验室诞生的，并向外开源。

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。一般学习STL要阅读部分源代码，
主要参考的就是这个版本。

STL分为仿函数，算法，容器，迭代器，空间配置器，配接器

3、什么是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。

string类则是C++定义的一个类。根据官方文档记录：

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。

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。
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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头文件以及using namespace std;

简单看一个代码

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;int main()
{string s1;string s2("hello world");for (size_t i = 0; i < s2.size(); ++i){s2[i]++;}cout << s2 << endl;return 0;
}

string需要头文件string，s2[i]++会让对应的字符往后一位，比如h变为i，e变为f。

4、string类的常用接口说明

1、常见构造函数

string(const char* s) 和上面的代码一样，可以string s2(“hello world”); 也可以string s2 = “hello world”。

string(const string& str, size_t pos, size_t len = npos)。这个构造函数的意思就是取字符串的一部分，从pos位置开始往后len个字符。

	string s3 = "hello world";string s4(s3, 6, 3);

结果是wor。第6个位置是空格，打印空格之后3个位置。如果后面的长度过大，那么就会取到字符串结束，而不是按照实际的len去越界。如果不给len，那么就会按照它的缺省值来打印，len的缺省值是npos，定义中给的值是无符号整数-1，所以就是整数的最大值，那么就会打印到字符串结束。

string(const char* s, size_t n)，用字符串前n个进行构造。

	string s5("hello world", 6);cout << s5 << endl;

打印hello和空格。

string(size_t n， char c)，用n个字符c来构造。

	string s6(10, '*');cout << s6 << endl;

cplusplus.com可以查到相关文档。

2、容量操作

int main()
{string s1("hello world");cout << s1.size() << endl;cout << s1.length() << endl;return 0;
}

size和length两个功能一样，返回有效字符串长度。max_size()则是察看能达到的最大值，42亿9千万多，没有多大意义。

capacity（），结果是15，不包含’\0’，返回空间总大小。

int main()
{string s1("hello");s1.push_back('?');s1.append("asda");cout << s1 << endl;return 0;
}

push_back只能加字符，而append可以加字符串。append还有别的用法，在cplusplus.com查看。统合这两个功能，+=就可以全实现。

	s1 += '!';s1 += "asdghjfk";cout << s1 << endl;

capacity函数，会在原有空间不足时进行自动扩容，这个根据不同的编译器有不同的结果，vs是1.5倍扩容，Linux不一样。

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

也有方法阻止自动扩容，reserve函数，预留空间。

	string s;s.reserve(100);

不一定会多开100空间，但是一定开得比100多。

resize可以开空间并初始化。

int main()
{string s1("hello world");s1.reserve(100);cout << s1.capacity() << endl;cout << s1.size() << endl;string s2("hello world");s2.resize(100);cout << s2.capacity() << endl;cout << s2.size() << endl;return 0;
}

resize括号里第二个参数可以加上字符，用来初始化空白的空间为指定的字符。resize也可以删除数据，括号的数字n比size小，就会保留前n个，但不会缩小capacity，缩容对于系统来说难度比较大，系统原生一般不支持。

3、迭代器

int main()
{string s1("hello world");string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;return 0;
}

分析一下这段代码。我们可以暂且理解为s1指向hello world字符串，s1.begin就是首元素地址，给了it，end则是’\0’的位置，it指向了第一个元素，然后边打印边++。

我们也可以用范围for，不过底层原理都一样，都是迭代器。

	for (auto ch : s1){cout << ch << " ";}cout << endl;

iterator是string类里的typedef的一个函数。用迭代器需要用它。迭代器可以反向使用。

	string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();while (rit != s1.rend()){cout << *rit << " ";++rit;}

反向迭代器需要用到reverse_iterator。rbegin指向hello world的d而不是’\0’，rend则指向h前面的位置，这里正是因为是反向，所以++就等于–。

如果是加上了const

void func(const string& s)
{string::const_iterator it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;
}

如果是const的变量，那么就得用const_iterator，刚才的反向迭代器也一样，需要用专用的，并且rbegin这些也得对应着用。const修饰，就只能遍历和读，而不能写；反向迭代器加上const，类的函数就应当是string::const_reverse_iterator。

4、其他的标准库的string类

	string s1("hello world");s1[100];s1.at(100);

越界了会直接报错，如果是at，则会抛异常，虽然也报错，但可以捕获异常。

insert整体是插入的意思，有很多函数，可以插入string类对象，可以插入字符串，可以选择位置来控制插入。

	string s1("hello world");//s1[100];//s1.at(100);s1.insert(0, "hhhh");cout << s1 << endl;s1.insert(4, 1, ' ');cout << s1 << endl;return 0;

或者s1.insert(4, " ")这样。括号里也可以加上迭代器。

	s1.insert(s1.begin() + 4, ' ');cout << s1 << endl;

    string s2("hello world");s2.erase(5, 1);//s2.erase(s2.begin() + 5);cout << s2 << endl;

erase可以用来删除

如果括号里给的数字过大时，那就会有多少删多少。

insert和erase可能存在挪动数据，效率低下，所以不推荐常用。

之前有在字符串空格处把空格换成别的字符的题，现在用C++写

	string s1("hello, the world");size_t pos = s1.find(' ');if (pos != string::npos){s1.replace(pos, 1, "%20");}cout << s1 << endl;return 0;

这里会把第一个空格改成%20，加个循环就可以把所有空格都换上。

	while(pos != string::npos){s1.replace(pos, 1, "%20");pos = s1.find(' ');}

不过这个程序还有改进之处。pos = s1.find(’ ', pos + 3)，可以从%20的0处往后开始找下一个空格，增加一点效率。replace存在扩容，会把1个字符扩成3个字符。所以我们可以提前开好，避免replace开空间。

	string s1("hello the world");size_t num = 0;for (auto ch : s1){if (ch == ' ')++num;}s1.reserve(s1.size() + 2 * num);size_t pos = s1.find(' ');while(pos != string::npos){s1.replace(pos, 1, "%20");pos = s1.find(' ', pos + 3);}cout << s1 << endl;

结束。