STL容器——string类
- 什么是STL
- string类
- 字符串的标准
- 什么是string
- string常用接口介绍
- string的初始化
- 比较大小与赋值
- 容量
- 对象的修改
- 访问及遍历操作
- string中的swap与C++库中的swap的区别
- 非成员函数
- string类的模拟实现
- 深浅拷贝与现代写法
什么是STL
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。
STL的六大组成：仿函数，算法，迭代器，空间配置器，容器，配接器。
注意：
这里我是按照功能归类讲string归类到了STL里面，如果按照发展史其实并不属于STL中的容器。
并且从现在开始我们会更频繁的开始使用这个网站了：
cpulspuls
string类
为什么要学习string呢？C语言中字符串是以‘\0’结尾的，C语言当中提供的str库函数是与字符串分开的，很可能越界访问，也不方便管理，C++主要是OOP思想(抽象”、“封装”、“继承”、“多态)，所以出现了string，并且更方便增删查改。
字符串的标准
计算机是二进制，但是如果让我们去理解一堆0和1组成的是什么意思很难理解，所以就有了编码（计算机存值——文字符号，对应关系）：
这些符号就可以组成很多东西了，比如数值，单词等等。
如果你想储存abc，那么在内存中储存的就是
97 98 99
想让计算机流通全世界，那么就要支持各个国家的语言，这个时候就出现了统一码。
在UTF-8中将常用的汉字用两个字节去存储，256*256=65536。(但是这里要兼容ASCII码值所以没有这么多)
有些生僻字需要三个或者四个字节去储存。
UTF-16不兼容ASCII码值，起步用2个字节。
UTF-32不兼容ASCII码值，起步用4个字节。
但是中华文化博大精深，国内又针对函数定义了新的标准，GBK。
什么是string
string是字符串的类，该类添加了很多接口便于操作string类。
string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator> string;
不能操作多字节和变长字节序列。
cplusplus中是这样描述的：
string常用接口介绍
string的初始化
string()构造空string类的对象
string(const char* s)用字符串初始化新构造string类的的对象
string(const string&s)用string类对象构造新的string类对象
这类接口是调用构造函数。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s("abc");//创建string类s，给s初始化abc
cout << s << endl;
string s1;//创建string类s1，不进行初始化
cout << s1 << endl;
string s2(s);//将s拷贝到s2中
cout << s2 << endl;
return 0;
}
比较大小与赋值
比较的是字符串的ASCII码值。
这些接口都是对于运算符进行重载。
先来看赋值：
string& operator= (const string& str);赋值string类的对象
string& operator= (const char* s);赋值字符串
string& operator= (char c);赋值一个字符
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s1("abc");
cout << s1 << endl;
string s2;
s2 = s1;//赋值string类的对象
cout << s2 << endl;
string s3;
s3 = "adc";//赋值字符串
cout << s3 << endl;
s3 = 's';//赋值一个字符
cout << s3 << endl;
return 0;
}
等于，大于，小于等：
返回值为bool，参数是引用类。
正确返回1，错误返回0.
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s1("abc");
string s2("adc");
string s3("abc");
string s4("abb");
cout << "==:" << endl;
cout << (s1 == s2) << endl;
cout << (s1 == s3) << endl;
cout << "< <=:" << endl;
cout << (s1 < s2) << endl;
cout << (s1 <= s2) << endl;
cout << (s1 < s3) << endl;
cout << (s1 <= s3) << endl;
cout << (s1 <= s4) << endl;
cout << "> >=:" << endl;
cout << (s1 > s2) << endl;
cout << (s1 >= s2) << endl;
cout << (s1 >= s3) << endl;
cout << (s1 > s4) << endl;
cout << (s1 >= s4) << endl;
return 0;
}
容量
这里要注意容量和有效字符长度的区别。
size返回字符串有效长度
capacity返回有效容量长度
size_t size() const;
size_t capacity() const;
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s("qwert");
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
return 0;
}
这里有一个与size功能相同的接口length。（原因是因为命名的习惯）
empty检测对象是否为空字符串，空返回1，非空返回0
clear清空对象中的有效字符串
bool empty() const;
void clear();
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s("qwert");
cout << s.empty() << endl;
s.clear();//这里并不改变容量大小
cout << s.empty() << endl;
return 0;
}
reserve为字符串预留空间
resize将有效字符串变成指定长度，多出的长度用指定字符补上
void reserve (size_t n = 0);
void resize (size_t n);
void resize (size_t n, char c);
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s;
s.reserve(1000);//不明原因会多出一些空间，至少是n
cout << s.capacity() << endl;
string s1("qwert");
cout << s1 << endl;
int sz = s1.size();
s1.resize(4);//不到原本字符串长度就将后面的字符串覆盖
cout << s1 << endl;
s1 = "qwert";
s1.resize(4, 'x');//不到原本字符串长度就将后面的字符串覆盖
cout << s1 << endl;
s1 = "qwert";
s1.resize(8, 'x');//不足就用字符x补上
cout << s1 << endl;
return 0;
}
对象的修改
push_back在后面追加一个字符
append在后面追加一个字符串
operator+=在后面追加一个字符串或字符还有对象
void push_back (char c);
string& append (const char* s);
string& operator+= (const string& str);
string& operator+= (const char* s);
string& operator+= (char c);
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s("qwe");
string s1("123");
s += 'r';
cout << s << endl;
s += "ty";
cout << s << endl;
s += s1;
cout << s << endl;
string s2("zxc");
s2.push_back('v');
cout << s2 << endl;
s2.append("cpp");
cout << s2 << endl;
return 0;
}
insert在指定位置插入指定内容（不推荐，时间复杂度高）
pop_back尾删
erase从指定位置删除指定长度的字符（不推荐，时间复杂度高）
c_str返回C语言的字符串
string& insert (size_t pos, const string& str);
string& insert (size_t pos, const char* s);
void pop_back();
string& erase (size_t pos = 0, size_t len = npos);
const char* c_str() const;
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s("qwert");
string s1("zxc");
s.insert(1, "ccc");
cout << s << endl;
s.insert(0, s1);
cout << s << endl;
s.pop_back();
cout << s << endl;
s.erase(2, 4);
cout << s << endl;
cout << s.c_str() << endl;//这里是为了方便做返回值
}
find + npos从指定位置向后查找指定位置的字符(npos是string类中特殊的静态常量-1)
rfind从指定位置向前查找指定位置的字符
substr从指定位置截取n个字符返回
size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;
size_t find (const char* s, size_t pos = 0) const;
size_t rfind (const string& str, size_t pos = npos) const;
size_t rfind (const char* s, size_t pos = npos) const;
string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s("test.cpp");
int num = s.find("st", 0);
cout << num << endl;
num = s.find("st", 5);
cout << num << endl;
num = s.rfind("cpp", 7);
cout << num << endl;
num = s.rfind("cpp", 4);
cout << num << endl;
string s1 = s.substr(0, 4);
cout << s1 << endl;
return 0;
}
访问及遍历操作
operator[]返回对象下标的元素
begin+ end迭代器，begin是字符串最开始的元素，end是字符串末尾的‘\0’
rbegin + rend反向迭代器
char& operator[] (size_t pos);
const char& operator[] (size_t pos) const;
iterator begin();
const_iterator begin() const;
iterator end();
const_iterator end() const;
reverse_iterator rbegin();
const_reverse_iterator rbegin() const;
reverse_iterator rend();
const_reverse_iterator rend() const;
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s("qwert");
cout << s[2] << endl;
s = "123456";
string::iterator left1 = s.begin();//可读可写
string::const_iterator left2 = s.begin();//可读不可写
while (left1 != s.end())
{
*left1 += 1;
cout << *left1;
left1++;
}
cout << endl;
while (left2 != s.end())
{
cout << *left2;
left2++;
}
cout << endl;
string::reverse_iterator left3 = s.rbegin();
string::const_reverse_iterator left4 = s.rbegin();
while (left3 != s.rend())
{
*left3 += 1;
cout << *left3;
left3++;
}
cout << endl;
while (left4 != s.rend())
{
cout << *left4;
left4++;
}
cout << endl;
return 0;
}
C++11语法中的for循环就是与迭代器有关。
这里还有一个类似于operator[]的接口是at，找到的就返回，找不到会抛异常。
string中的swap与C++库中的swap的区别
string::swap
void swap (string& x, string& y);
交换两个同类对象中的成员
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
int main()
{
string s1("asdq7777777777777777777");
string s2("qwe");
s1.swap(s2);
cout << s1 << endl;
cout << s1.size() << endl;
cout << s1.capacity() << endl;
cout << s2 << endl;
cout << s2.size() << endl;
cout << s2.capacity() << endl;
return 0;
}
C++库swap
这是一个模板
template <class T> void swap ( T& a, T& b )
{
T c(a); a=b; b=c;//这里其实就相当于调用了构造函数，因为T会有自定义类型
}
平时我们的内置类型都是不需要进行析构和构造的，但是内置类型进入模板之后就需要了。
使用时要注意深浅拷贝问题，自定义类型要调用 = 。
非成员函数
operator>>
operator<<流插入流提取
istream& operator>> (istream& is, string& str);
ostream& operator<< (ostream& os, const string& str);
这个就很熟悉了上面不知道用了多少。
string类的模拟实现
#include <iostream>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace baiye
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
string(const char* s = "")//对象初始化,缺省值有一个隐藏的\0
{
_arr = new char[strlen(s) + 1];
strcpy(_arr, s);
_size = strlen(_arr);
_capacity = _size;//实际可以储存的大小，不算\0的位置
}
~string()//析构
{
delete[] _arr;
_arr = nullptr;
_size = 0;
_capacity = 0;
}
string(const string& s)//拷贝构造
:_arr(nullptr)
,_size(0)
,_capacity(0)
{
string tmp(s._arr);
swap(tmp);
}
string& operator=(string s)//这里不用引用就是临时变量，我们可以让它成为打工人
{
swap(s);
return *this;
}
//iterator
iterator begin()const
{
return _arr;
}
iterator end()const
{
return _arr + _size - 1;
}
// modify
const char* c_str()const
{
return _arr;
}
void push_back(char c)
{
if (_size == _capacity)
{
size_t len = _size == 0 ? 4 : _capacity * 2;//防止空对象扩容失败
reserve(len);
}
_arr[_size] = c;
_size++;//注意\0
_arr[_size] = '\0';
}
void append(const char* str)
{
if (_size + strlen(str) > _capacity)
{
reserve(_size + strlen(str) + 1);//不能二倍扩容，万一新加的字符串更大就不行了
}
strcpy(_arr + _size, str);
_size = strlen(_arr);
}
string& operator+=(char c)
{
push_back(c);
return *this;
}
string& operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}
void clear()
{
_arr[0] = '\0';
_size = 0;
}
void swap(string& s)
{
std::swap(_arr, s._arr);
std::swap(_size, s._size);
std::swap(_capacity, s._capacity);
}
//capacity
size_t size()const//返回长度
{
return _size;
}
size_t capacity()const//返回容量
{
return _capacity;
}
bool empty()const
{
return _size;
}
void resize(size_t n, char c = '\0')
{
if (n <= _size)
{
_arr[n] = '\0';
_size = n;
}
else
{
reserve(n);
while (_size < n)
{
_arr[_size] = c;
_size++;
}
_arr[n] = '\0';
_size = n;
}
}
void reserve(size_t n)
{
char* tmp = new char[n + 1];//+1是为了算\0
strcpy(tmp, _arr);
delete[] _arr;
_arr = tmp;
_capacity = n;
}
// access
char& operator[](size_t x)//可读可写
{
assert(x < _size);
return _arr[x];
}
const char& operator[](size_t x)const//可读不可写
{
assert(x < _size);
return _arr[x];
}
//relational operators
int judge(const string& s)
{
return strcmp(_arr, s._arr);//1大于，0等于，-1小于
}
bool operator<(const string& s)
{
int a = judge(s);
if (a < 0)
return 1;
return 0;
}
bool operator<=(const string& s)
{
int a = judge(s);
if (a > 0)
return 0;
return 1;
}
bool operator>(const string& s)
{
int a = judge(s);
if (a > 0)
return 1;
return 0;
}
bool operator>=(const string& s)
{
int a = judge(s);
if (a < 0)
return 0;
return 1;
}
bool operator==(const string& s)
{
return !judge(s);
}
bool operator!=(const string& s)
{
return judge(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
{
assert(pos < _size);
while (pos < _size)
{
if (_arr[pos] == c)
return pos;
pos++;
}
return npos;
}
// 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
{
assert(pos < _size);
const char * p =strstr(_arr + pos, s);
if (p == nullptr)
{
return npos;
}
else
{
return p - _arr;
}
}
// 在pos位置上插入字符c/字符串str，并返回该字符的位置
string& insert(size_t pos, char c)
{
if (_size == _capacity)
{
size_t len = _size == 0 ? 4 : _capacity * 2;//防止空对象扩容失败
reserve(len);
}
int end = _size + 1;
while (end > pos)
{
_arr[end] = _arr[end - 1];
end--;
}
_arr[pos] = c;
_size++;
return *this;
}
string& insert(size_t pos, const char* str)
{
int len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len + 1);//不能二倍扩容，万一新加的字符串更大就不行了
}
int end1 = _size + 1;
int end2 = _size + len;
while (end1 > pos)
{
_arr[end2] = _arr[end1 - 1];
end1--;
end2--;
}
strncpy(_arr + pos, str, len);
_size = strlen(_arr);
return *this;
}
// 删除pos位置上的元素，并返回该元素
string& erase(size_t pos, size_t len = npos)//nops是默认值
{
if (len == npos || pos + len >= _size)//删除pos后面所有的数据
{
_arr[pos] = '\0';
_size = pos;
}
else
{
strcpy(_arr + pos, _arr + pos + len);
_size -= len;
}
return *this;
}
private:
char* _arr;//字符串储存的地方
int _size;//大小
int _capacity;//容量
const static size_t npos = -1;//C++只允许整形的静态成员在类的内部进行初始化
};
ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)//不一定非要是友元
{
for (int i = 0; i < s.size(); i++)
{
out << s[i];
}
return out;
}
istream& operator >> (istream& in, string& s)
{
s.clear();//清空原来s中的内容
char buff[128] = { '\0' };//船舰一个容纳输入数据的数组
char c = in.get();
int i = 0;
while (c != ' ' && c != '\n')
{
if (i == 127)
{
i = 0;
s += buff;//数组满了放入s中，防止s不断扩容
}
buff[i++] = c;
c = in.get();
}
if (i > 0)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
}
return in;
}
}
深浅拷贝与现代写法
这里最重要的是深浅拷贝的现代写法，之前说过类的默认拷贝函数只能实现浅拷贝无法实现深拷贝，需要自定义拷贝函数，类与对象二。
现代写法是让一个新创建的对象帮你拷贝，然后与你进行交换，相当于你有了一个打工人。
string(const string& s)//拷贝构造
:_arr(nullptr)//将被拷贝的对象进行初始化
,_size(0)
,_capacity(0)
{
string tmp(s._arr);//打工人tmp
swap(tmp);//这里虽然只传参了一个tmp，但是还有一个隐藏的this指针
}
string& operator=(string s)//这里不用引用就是临时变量，我们可以让它成为打工人
{
swap(s);
return *this;
}
void swap(string& s)
{
std::swap(_arr, s._arr);
std::swap(_size, s._size);
std::swap(_capacity, s._capacity);
}
之后tmp的成员 _arr指向的就是空指针，进行析构也不会报错，其他成员全都变成0，而需要被拷贝的*this就成功的得到了想要的数据。
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