目录
STL简介
学string类前的铺垫
概念
为什么要学string类
string类的底层(了解)
编码表的故事
string类的常用接口与应用
3个必掌握的构造
赋值
访问字符operator[]
初识迭代器(iterator)
反向迭代器
用范围for遍历
string类对象的修改操作
插字符push_back()
插字符串append()
超好用的operator+=
指定位置插字符insert()
string类对象的容量操作
只开空间的reserve()
开空间+初始化的resize()
STL简介
什么是STL?
全称为Standard Template Library(标准模板库),是C++标准库的重要组成部分。
它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。
通俗来说,STL就是将常见的数据结构(如顺序表,链表,栈,队列,二叉树,哈希等)以模板的形式进行封装,使用时,不用人为再
去写,可以直接调用。并且,一些常见的通用的算法也不用自己实现,可以直接从STL调用。
六大组件:
这个目前了解即可,后面会具体学到。
STL的众多组件中,我们从容器里的string类学起。
学string类前的铺垫
概念
String类是用于处理字符串的类。String类提供了一系列的方法,用于处理字符串,包括连接字符串、查找子字符串、获取字符串长度等。
为什么要学string类
处理字符串的方法,我们之前在C语言中也学到过。如字符串函数strlen、strcpy、strcat……,对于字符串的处理主要是求长度、追加、查找等,这些就是string要代替那些字符串函数完成的操作。
那已经有了字符串函数,为什么还要搞一个string类出来呢?
这时因为,字符串函数与字符串是分离开的,不太符合面向对象编程 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。
所以说,我们需要更好用的string类。
string类的底层(了解)
实际上,编C++的大佬并没有直接写一个string类,而是写了一个basic_string模板类。
string类在底层上实际是:basic_string 模板类的别名。
typedef basic_string<char, char_traits, allocator>string;
string就是basic_string<char>。是basic_string的char类型 的实例化。
❓问题来了:为什么不直接实现sring类,而是写一个模板呢?
这与编码表有关,我们接着往下看。
编码表的故事
计算机最开始是从美国发源的。美国人的交流是建立在ABCD的字母组合上,而计算机只认得01串。
为了在计算机上交流,美国人发明了一套ASKII编码,统一规定了字母和常用符号用哪些二进制数来表示。
这样一来,如果我们写进了一个'A',那计算机中实际存储的是用01表示出的65:
int main()
{char a = 'A';return 0;
}
如果我们要存储"happy"这个单词的话,那计算机中实际存储的分别是h、a、p、p、y对应的ASKII码值。
如果存数字1234,那会开4个char字节,依次存入1、2、3、4的ASKII值:
补充:所以说,string类的123+string类的1,不等于124!而是1231:
但ASKII编码表并不是万能的。对于美国等来说,字母加上常用字符有一百来个,一个字节八个比特位(最多表示256位)完全够用了。
但对于文化博大精深的中国来说,汉字、繁体字的数量庞大,一个字节根本不够表示,这要怎么办呢?
中国科学家齐心协力,自定了一套编码表,名叫GB2312。这时用两个字节,16个比特位,来表示常用的汉字。后来,经过不断更新,又出台了GBK标准,能表示更多的汉字。
这里补充一点:在中国的编码表中,读音相同的字是编在一起的。所以,净网行动下,跟国粹读音相同的词都会被屏蔽。如果你发“卧槽”,结果是“* *”,如果改发“握草” “沃槽”,结果还是“ * *”。
但是问题又来了:不同国家的人用不同的编码标准,一个美国人给一个中国人发文件,因为编码表译出来的不同,打开就是乱码了,这要怎么办?
为了解决这个问题,科学家发明了Unicode(万国码)。它包含了世界上所有的符号,所有语言都可以互通,一个网页上也可以显示多国语言。
但问题又来了:像中国这样文字多的国家,要用两个字节去表示字符,那对于原本一个字节就够用的语言,现在也要跟着用两个字节。这对计算机空间会造成极大的浪费。
对此的解决方案是:UTF-8!
“UTF-8(8位元,Universal Character Set/Unicode Transformation Format)是针对Unicode的一种可变长度字符编码。它可以用来表示Unicode标准中的任何字符,而且其编码中的第一个字节仍与ASCII相容,使得原来处理ASCII字符的软件无须或只进行少部分修改后,便可继续使用。因此,它逐渐成为电子邮件、网页及其他存储或传送文字的应用中,优先采用的编码。”
(源自:百度百科)
所以说,这些字符不一定只占一个字节,也可能占两个字节甚至更多。因此,不能简单地实现string,需要一个模板,即basic_string。
“basic_string是一个模板类,它是C++标准库中用于处理字符串的通用工具类。它提供了一种灵活且可扩展的方式来处理字符串,允许使用不同的字符类型(例如char、wchar_t(宽字节)等)和分配策略。"
string类的常用接口与应用
3个必掌握的构造
下面三个标”重点“的, 要掌握
注:用string类要包头文件#include<string>
函数名称 | 功能说明 |
---|---|
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 |
演示:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1; //构造空的string类对象
string s2("hello"); //用C-string来构造string类对象
string s3(s2); //拷贝构造
cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;cout << s3 << endl;return 0;
}
其他构造就不一一演示了,最重要的是得学会看文档。通过文档,我们能快速上手它的用法。
下面演示,通过看文档,掌握substring:
用起来:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello"); string s2(s1, 0, 2); //从s1的第0位开始,往后拷贝2位cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;return 0;
}
赋值
有三种赋值方式:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello"),s2; s2 = s1; //Way 1cout << s2 << endl;
s2 = "happy"; //Way 2cout << s2 << endl;
s2 = 'h'; //Way 3cout << s2 << endl;
return 0;
}
访问字符operator[]
string实现了operator[],可以访问字符串的字符。
1.修改
因为返回的是引用,所以我们可以对返回的该字符进行修改。这使字符串用起来就像数组一样:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello"); cout << s1[1] << endl;
s1[1] = 'p';cout << s1 << endl;return 0;
}
2.遍历
也可以遍历数组,配合size()使用:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello"); for (int i = 0; i < s1.size(); i++) {cout << s1[i] << " ";}return 0;
}
补充说明一点:其实有个跟size()功能差不多的函数:length(),也能求字符串长度。
但是更推荐用size(),因为它更通用。许多容器里不能用length(),但可以用size()。
3.检查越界
operator[]内部会检查越界,一旦越界就会报错。
示例:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello"); cout << s1[10] << endl; //越界return 0;
}
4.(了解) 功能相同的at()
at()的功能跟operator()相同,也是访问字符。
at()是像函数一样去调用:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello"); for (int i = 0; i < s1.size(); i++) {cout << s1.at(i) << " "; //注意调用方式}return 0;
}
那at()和operator()的区别是什么呢?
两者检查越界的方式不一样。opreator()是断言,激进一点的处理方式,断言会把程序直接终止掉。at()是抛异常,比较温和的处理方式。一般用try catrch来捕获异常,程序还能继续跑。
初识迭代器(iterator)
迭代器是STL框架设计的六大组件之一,非常重要。现阶段先对迭代器做一个大致的了解。
什么是迭代器 (iterator)?
"迭代器是一种对象,它能够用来遍历标准模板库容器中的部分或全部元素,每个迭代器对象代表容器中的确定的地址。
迭代器修改了常规指针的接口,迭代器是一种概念上的抽象,那些行为上像迭代器的东西都可以叫做迭代器。迭代器有很多不同的能力,它可以把抽象容器和通用算法有机的统一起来。"
(源自百度百科)
现阶段我们对迭代器的理解是:像指针一样的类型,有可能就是指针,也可能不是指针,但用法像指针一样。(内部细节得后面我们自己实现了才知道)
那我们就先认为它是指针。
迭代器都是在类的内部定义的,属于这个类域。
如果要用的话,记得标明类域:
string::iterator
一个类里面有四种迭代器:
iterator
const_iteratorreverse_iterator
const_reverse_iterator
接下来,每种迭代器都用来遍历一下。
➡️用迭代器iterator去遍历:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello"); string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()) { //Q:这里用<可以吗? A:于string可以,但是其他容器可能就不行了。!=是通用的写法cout << *it << " "; //用法像指针it++;}return 0;
}
begin获取一个字符的迭代器 ,end获取最后一个字符后一个位置的迭代器:
➡️用const_iterator去遍历:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;void PrintString(const string& s) {string::const_iterator it = s.begin(); //形参被const修饰,此时不能再用iterator,不然是权限的放大while (it != s.end()) {cout << *it << " ";it++;}cout << endl;
}
int main()
{string s1("hello"); PrintString(s1);return 0;
}
补充:
其实string不太用迭代器,因为operator[]更好用。
那用迭代器遍历的意义是什么呢?
因为iterator是所有容器通用的访问方式,并且用法类似。某些容器如map/list/set……只能用迭代器访问。
反向迭代器
(先了解一下,后面会手把手实现反向迭代器)
反向迭代器,顾名思义,可以实现反向遍历数组。
reverse_iterator //反向迭代器
➡️使用reverse_iterator遍历:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello"); string::reverse_iterator rit = s1.rbegin(); //使用反向迭代器while (rit != s1.rend()) {cout << *rit << " ";rit++;}cout << endl;return 0;
}
右闭 (区间) 左开 (区间) :
➡️使用const_reverse_iterator遍历:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
void PrintString(const string& s) {string::const_reverse_iterator it = s.rbegin(); //注意得用const_reverse_iteratorwhile (it != s.rend()) {cout << *it << " ";it++;}cout << endl;
}
int main()
{string s1("hello"); PrintString(s1);return 0;
}
用范围for遍历
遍历字符串,除了上面讲到的两种方法,还可以用范围for去遍历:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello"); for (auto e : s1) { //把s1的每个字符取出来,依次赋给ecout << e << " ";}cout << endl;return 0;
}
范围for遍历的好处在于:既能自动迭代,又能自动判断结束。
不过,范围for在底层实现上没啥技术含量,其实就是迭代器。
string类对象的修改操作
插字符push_back()
示例:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello ");s1.push_back('u'); //只能插入一个字符,不能插字符串!cout << s1 << endl;return 0;
}
插字符串append()
这里用得最多的是(1)和(3):
示例:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello ");s1.append("world"); //只能插字符串,不能插字符cout << s1 << endl;return 0;
}
超好用的operator+=
刚刚那两位,在operator+=面前,就相形见绌了。operator+=不仅能加字符、字符串,甚至还能加对象!
示例:
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{string s1("hello "); s1 += "world"; //插字符串s1 += '!'; //插字符
string s2("see u soon");s1 += s2; //插对象cout << s1 << endl;return 0;
}
指定位置插字符insert()
要掌握(1)、(3)、(6):
练习:
力扣(LeetCode)官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台(字符串相加)
string类对象的容量操作
只开空间的reserve()
注意:是reserve(保留)不是reverse(逆置)。
void reserve (size_t n = 0);
当n大于当前字符串容量时,会扩容至n;
当小于,则容量不变。
此函数对字符串长度没有影响,也不能更改其内容。
注意看capacity的变化:
开空间+初始化的resize()
相比reserve的之开空间,resize既能开空间,同时还能初始化。
void resize (size_t n); //⑴不指定初始化的值,那默认初始化为
void resize (size_t n, char c); //⑵指定初始化为c
示例⑴:
示例⑵: