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 ) 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
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
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
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
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 ( 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

    string s1;string s2("123");string s3 = "123";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
#include<string>
int main()
{string s = "C++";cout << s << endl;cout <<"s.size():"<< s.size() << endl;cout <<"s.length():"<< s.length() << endl;cout << "s.capacity():"<<s.capacity() << endl;cout << "s.empty():"<<s.empty() << endl;cout << "-----------------------------------------------------" << endl;s.resize(6);cout << "s.size():" << s.size() << endl;cout << "s.capacity():" << s.capacity() << endl;cout << "-----------------------------------------------------" << endl;s.reserve(16);cout << "s.capacity():" << s.capacity() << endl;cout << "-----------------------------------------------------" << endl;s.clear();cout << "s.empty():" << s.empty() << endl;return 0;
}

string 容量相关方法使用代码演示
注意:
1. size() 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) 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) 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)
    string s = "asdfghjkl";string::iterator it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it ;it++;}cout << endl;

这就是正向迭代器,其中string::iterator也可以用auto

	string s = "asdfghjkl";auto it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it ;it++;}cout << endl;

 还有反向迭代器

	string s = "asdfghjkl";auto it = s.rbegin();while (it != s.rend()){cout << *it ;it++;}cout << endl;

范围for(原理:编译器会将范围for变成迭代器)

	string s = "asdfghjkl";for (auto a : s){cout << a;}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
int main()
{string s = "hello ";cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;s.push_back('w');cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;s += "orld";cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;s.append(" /C++");cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;cout << s.find('h') << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;cout << s.substr(2, 5) << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;s.insert(0,1,'+');s.insert(s.begin(), '+');cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;s.erase(0, 2);cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;return 0;
}

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)

	s.insert(0,1,'+');            //(5)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
#include<string>
int main()
{string s = "hello ";cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;string s2 = s + "C++";cout << s << endl;cout << s2 << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;string s4;getline(cin, s4);cout << s4 << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;return 0;
}

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 

class String
{
public:
/*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,可以认为程序非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 s2(s1);
}

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 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 

class string
{friend ostream& operator<<(ostream& out, const string& s);friend istream& operator>>(istream& in, string& s);
public:typedef char* iterator;string(const char* str = ""):_size(strlen(str)),_capacity(_size){_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}string(const string& s){char* tmp = new char[_capacity + 1];strcpy(tmp, s._str);_str = tmp;_size = s._size;_capacity = s._capacity;}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}const iterator begin()const{return _str;}const iterator end()const{return _str + _size;}void reserve(size_t n){if(n>_capacity){char* tmp = new char[n+1];strcpy(tmp,_str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}void push_back(char c){if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}_str[_size] = c;_size++;_str[_size] = '\0';}string& operator+=(char c){push_back(c);return *this;}void append(const char* str){size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve( _size + len );}strcpy(_str + _size, str);_size += len;}string& operator+=(const char* str){append(str);return *this;}void clear(){_str[0] = '\0';_size =  0;}void swap(string& s){std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}string substr(size_t pos,size_t len = npos){string s;int a = pos;if (len == npos || len >= _size){len = _size - pos;s.reserve(len);for (int i = pos; i < _size; i++){s += _str[i];}}else{s.reserve(len);for (int i = pos; i < pos + len; i++){s += _str[i];}}return s;}string& insert(size_t pos,size_t len,char c){assert(pos <= _size);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}int a = _size;while (a >= (int)pos){_str[a + len] = _str[a];a--;}int i = pos;while (i < pos+len){_str[i] = c;i++;}_size++;return *this;}string& insert(size_t pos, const char* str){int len = strlen(str);assert(pos <= _size);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}int a = _size;while (a >= (int)pos){_str[a + len] = _str[a];a--;}int i = pos;int j = 0;while (i < pos + len){_str[i] = str[j];i++;j++;}_size += len;return *this;}size_t size()const{return _size;}size_t capacity()const{return _capacity;}const char*c_str()const{return _str;}bool empty()const{return _size == 0;}void resize(size_t n, char c = '\0'){if (n < _size){_str[n] = '\0';_size = n;}if (n > _size){reserve(n);while (_size < n){_str[_size] = c;_size++;}_str[_size] = '\0';}}char operator[](size_t index){assert(index < _size);return _str[index];}const char& operator[](size_t index)const{assert(index < _size);return _str[index];}bool operator<(const string& s){int num1 = 0;int count = 0;while (num1<_size && num1 < s._size){if (_str[num1] > s._str[num1])return false;if (_str[num1] < s._str[num1])count++;num1++;}if (s._str[num1] != '\0')return true;if (count == 0)return false;return true;}bool operator==(const string& s){int num1 = 0;while (num1 < _size && num1 < s._size){if (_str[num1] != s._str[num1]){return false;}num1++;}if (s._str[num1] != '\0'||_str[num1]!='\0')return false;return true;}bool operator<=(const string& s){return *this == s || *this < s;}bool operator>(const string& s){return !(*this <= s);}bool operator>=(const string& s){return *this == s || *this > s;}bool operator!=(const string& s){return !(*this== s);}// 返回c在string中第一次出现的位置size_t find(char c, size_t pos = 0) const{int a = pos;while (a < _size){if (_str[a] == c)return a;a++;}return -1;}// 返回子串s在string中第一次出现的位置size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const{int a = pos;int i = 0;while (a < _size){int j = a;while (_str[j] == s[i]){i++;j++;if (s[i] == '\0')return a;}i = 0;a++;}}// 删除pos位置上的元素string& erase(size_t pos, size_t len){if (len >= _size){_str[pos] = '\0';_size = pos;return *this;}int a =  pos;while (a+len <= _size){_str[a] = _str[a + len];a++;}_size -= len;return *this;}const static size_t npos;
private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;
};
const size_t string::npos = -1;
ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
{for (auto a : s){cout << a;}return cout;
}
istream& operator>>(istream& in, string& s)
{s.clear();char ch;ch = in.get();while (ch!='\n'){s += ch;ch = in.get();}return in;
}

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