C++STL-string类的使用

C++STL-string类的使用

一.STL简介

网上有句话说：“不懂STL，不要说你会C++”，可见STL对C++的重要性。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。

1.STL框架

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2.STL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。

二.编码铺垫

string的出现其实在STL之前，从发展历史来看，string其实不算STL的内容。但是从功能上来看string又应该划入STL的内容。

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可以看到库中的string是一个模板，为什么要将string写成模板？

在我们的印象中认为字符串类型都是单字节的，但为了表示汉字或者其他复杂的字符，还有双字节的char（u16string）甚至四字节的char（u32string）。将string写成模板主要是方便使用这两种字符类型。

ASCII码

美国标准信息交换码

只有256个字符

万国码（Unicode）

因为ASCII码的字符太少无法表示汉字这样的复杂字符，为了解决传统的字符编码方案的局限Unicode就产生了，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码

包括了utf-8,utf-16,utf-32

因为utf-8兼容了ASCII，也比较节省空间，所以untf-8的使用是最广泛的。（我们使用的也就是utf-8）

GBK

中华文化博大精深，源远流长。国外很难清楚的理解各个汉字之间的表达，所以我国的专业人士就设计了GBK这款编码，使用的是双字节编码。

三.string类

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上述的资料查询都是出自：Reference - C++ Reference (cplusplus.com)，这个网站在我们学习STL时要经常使用。

根据编码使用的不同，这里提供了四种string（它们的接口差不多），但是我们只要学习第一个string即可（utf-8编码，单字节）。

string类模板的基本架构：

template<class T>
    
class basic_string
{
private:
	T*str;
	size_t size;
	size_t capacity;
}

在使用string时要包含头文件#include<string>

string提供了一百多个接口函数，下面只讲解一些使用频率相对较高的函数。

1.常用的构造函数

void test_string1()
{
	string s1;//无参构造
	string s2("Hello STL");//使用字符串构造
	string s3(s2);//拷贝构造
	string s4(4, 'w');//使用4个w字符构造
	string s5(s2.begin(), s2.begin() + 3);//使用迭代器构造
    string s6(s2,2,6);//用s2的第二个位置开始往后的六个字符构造

}

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对于s6如果要求初始化长度超出了s2的长度，会发生什么？

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对于不确定的要优先考虑查文档

补充

对于string可以直接使用cout和cin，因为库中对流插入和流提取重载过。

2.元素访问

1.operator[]

重载了[]使得string类可以像字符数组一样读写

void test_string2()
{
	string s1("123456");
	
	for (int i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		cout << s1[i];
	}
	cout << endl;

	for (int j = 0; j < s1.size(); j++)
	{
		s1[j]+=1;
	}
	cout << s1 << endl;
}

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除了重载[]以外，库中还给了一个at函数用来访问string

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operator[]与at的不同之处在于，operator[]使用断言，而at则是抛异常。这是因为在release下assert失效

2.范围for

void test_string2()
{
    string s("1234");
	//范围for的遍历访问
	for (auto ch : s)
	{
		cout << ch;
	}
	cout << endl;
	//范围for的修改
	for (auto& hh : s)
	{
		hh++;
	}
	cout << s << endl;
}

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3.iterator迭代器

迭代器的行为像指针，但不一定是指针。

对于string类来说底层是一个顺序表，使用[]就可以访问，但对于其他的STL来说却不能使用[]。

迭代器的意义在于通用，所有容器都可以使用迭代器这种方式去进行遍历和修改。而对于string类，[]足矣。

a.正向迭代器

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void test_string2()
{
	string s("23456");
	string::iterator it = s.begin();//迭代器的使用要表明类域
	//迭代器的读
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it;
		it++;
	}
	cout << endl;

	//迭代器修改
	it = s.begin();//将迭代器的位置重置到串首
	while (it != s.end())
	{
		*it += 1;
		cout << *it;
		it++;
	}
	
}

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b.反向迭代器

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void test_string2()
{
    string s("4567");
	string::reverse_iterator it = s.rbegin();
	//反向迭代器的读
	while (it != s.rend())
	{
		cout << *it;
		it++;
	}
	cout << endl;

	//反向迭代器的写
	it = s.rbegin();
	while (it != s.rend())
	{
		*it += 1;
		cout << *it;
		it++;
	}

}

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c.const正向迭代器（不可修改*it）

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void test_string2()
{
    string s("2345");
	string::const_iterator it = s.cbegin();
	while (it != s.cend())
	{
		cout << *it;
		it++;
	}

}

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d.const反向迭代器

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void test_String2()
{
    string s("2345");
	string::const_reverse_iterator it = s.crbegin();
	while (it!=s.crend())
	{
		cout << *it;
		it++;
	}
	
}

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Capacity容量操作

因为知道是字符串所以清楚的知道有效大小是length，但对于其他STL成员来说，size的可读性会更高

a.reserve（调整容量）

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这里我调整s1的大小为100，但是vs2022底层考虑了对齐等因素给的比100还要大一些

下面我们在g++下看一下结果：

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在Linux下，对于无参构造开辟的string的容量是0，而我reserve多少就是多少不会多给。

b.resize（调整size）

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size变了capacity也变了，因为size超过原本的capacity之后还要继续插入元素就要扩容。（size是string有效字符的长度，扩大size会往后面补’\0’）

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Modify修改操作

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void test_string3()
{
    //find+replace可以替换空格
    string s("Hello STL");
	size_t pos = s.find(' ');

	while (pos != string::npos)
	{
		s.replace(pos, 1, "%20d");
		pos = s.find(' ', pos + 3);
	}
	cout << s << endl;
}

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void test_string4()
{
   		 string s("hello world");
		//虽然打印结果一样，但c_str()返回const char*,可以用于返回值有要求的地方
		cout << s << endl;
		cout << s.c_str() << endl;

		string file("test.txt");
		FILE* fout = fopen(file.c_str(), "w");
}

void test_string()
{
    string s("Hello STL");
    size_t pos=s.find(' ');
    string s2=s.substr(pos+1);
    cout<<s2<<endl;
}

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rfind就是从最后一个位置开始查找

非成员函数重载

流插入和流提取都是以空格，换行为结束标志的（scanf也是这样）。

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但是这种方式有些情况就会很尴尬，比如这个题：字符串最后一个单词的长度_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)

string为了解决这个问题，提供了getline

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getline要遇到’\n’才会结束

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可以使用getline解决有空格的字符问题