【C++进阶(一)】STL大法以及string的使用

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STL标准库

  • 1. 前言
  • 2. STL库的版本以及缺陷
  • 3. STL库的六大组件
  • 4. string的使用
    • 4.1 string类对象常见构造
  • 5. string类对象的容量操作
    • 5.1 size和capacity接口函数
    • 5.2 empty和clear函数
    • 5.3 resize和reserve函数
  • 6. 迭代器以及string的访问和遍历
    • 6.1 运算符重载[ ]
    • 6.2 反向迭代器和范围for
  • 7. string类对象的修改操作
    • 7.1 c_str和find函数
  • 8. insert和erase函数
  • 9. 总结以及拓展

1. 前言

由于C语言的标准库不够强大
没有数据结构和一些基本算法
什么都需要程序员自己实现
所以C语言在某种意义上并不实用

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本章重点:

本章会简单介绍STL的各个版本
STL的六大组件和怎样学STL
STL的缺陷
重点讲解string的使用
熟悉string的重要接口
目标是讲完能够独自使用string库

2. STL库的版本以及缺陷

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
    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

比较重要的是P.J版和SGI版
一个被Windows系统采用
一个被Linux系统采用

STL库的缺陷:

  1. STL库的更新太慢了。
    这个得严重吐槽，上一版靠谱是C++98，中间的C++03基本一些修订。C++11出来已经相隔了13年，STL才进一步更新。
  2. STL现在都没有支持线程安全。
    并发环境下需要我们自己加锁。且锁的粒度是比较大的。
  3. STL极度的追求效率，导致内部比较复杂。比如类型萃取，迭代器萃取。

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3. STL库的六大组件

请看下图:

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后期对于STL的学习将按照以下顺序:

  • 进阶内容:
    各种算法
    string vector
    list stack
    queue deque
    priority_queue
    仿函数

  • 高阶内容:
    map和set
    AVL数和红黑树
    哈希相关

4. string的使用

首先,所有的STL库函数的使用都要查看
C++字典来学习接口函数,并且模拟实现

先看string解释(不懂可以翻译)

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简单来说,string是表示字符串的字符串类
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

4.1 string类对象常见构造

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一共有七个构造函数,但实用的有下面5个

  1. 用一个字符串构造
string str("abcdefg");
  1. 用一个字符构造
string str('w');
  1. 用n个字符c构造
string str(10,'x');
  1. 用一段迭代器区间构造
string tmp("abcdefg");
string str(tmp.begin(),tmp.end());
  1. 拷贝构造
string tmp("abcdefg");
string str(tmp);

注:迭代器类似于指针,在string和
vector中,迭代器就是普通指针
在后期会介绍迭代器的概念

5. string类对象的容量操作

请看下图:

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string的内部实现中有size
和capacity两个和容量相关的变量

size代表字符串有效长度
capacity代表字符串的实际长度

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5.1 size和capacity接口函数

size和capacity函数比较简单
可自行查看接口函数的返回值,参数

使用方法:

string str("abcdefg");
int size = str.size();
int capacity = str.capacity();

切记要加上括号!
size和capacity是成员函数
用.或者->访问

5.2 empty和clear函数

empty函数十分简单
若类对象是空串,就返回true
若不是空串就返回false

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clear需要注意的点:

  • clear后,使用empty会返回true
  • clear函数只将size清零
  • clear函数不会改变capacity

5.3 resize和reserve函数

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resize函数需要注意的点:

  • 此函数既能改变size也能改变capacity
  • 在不初始化的情况下直接将size扩为n
  • 将size扩为n并且用n个字符c初始化

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reserve函数需要注意的点:

  • 此函数只改变capacity不改变size

6. 迭代器以及string的访问和遍历

迭代器: iterator
像指针一样的类型,用法和指针相似

  • 函数begin返回第一个位置的迭代器
  • 函数end返回size位置的迭代器

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迭代器的使用:

string str("abcdefg");
string::iterator it = str.begin();
while(it != str.end())
{
	cout<<*it<<endl;
	it++;
}

迭代器可以像指针一样++和–
也可以解引用拿到指向的内容

6.1 运算符重载[ ]

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它可以让我们像使用数组一样
随机访问string类对象中的字符
比如:

 string str ("Test string");
 for (int i=0; i<str.size(); ++i)
 {
   cout << str[i];
 }

并且string类会检查[]是否越界

  • string不喜欢用迭代器,因为[]更好用
  • vector也不喜欢用迭代器,[]更好用
  • list不能用[],因为它不支持随机访问

6.2 反向迭代器和范围for

反向迭代器: reverse_iterator
顾名思义是倒着走的迭代器
和反向迭代器相对应的是
rbegin和rend函数

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使用方法:

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

rit++是往前走,会打印gfedcba

支持了迭代器后就可以使用范围for遍历:

string str("abcdefg");
for(auto ch : str)
{
	cout<<ch;
}

7. string类对象的修改操作

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首先,npos是int的最大值

append不常用,+=很常用!

push_back使用:

string str("abcde");
str.push_back('f');
str.push_back('g');
//str现在是:abcdefg

接口函数:operator+=

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此函数可以+=一个字符或一个字符串
甚至是一个string类对象:

string tmp("hij");
string str("abc");
str+='d';
str+="efg";
str+=tmp;
//str现在为:abcdefghij

7.1 c_str和find函数

c_str函数返回字符串从\0结尾的字符串
但是c++中的字符串不一定以\0结尾
c++中字符串类以size为准来结尾
所以它叫:c_str,是c语言的规则

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下面这段代码可以自己理解一下:

string filename("test.cpp");
cout << filename << endl;
cout << filename.c_str() << endl;

filename += '\0';
filename += "string.cpp";
cout << filename << endl; // string 对象size为准
cout << filename.c_str() << endl; // 常量字符串对象\0

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find函数比较简单
大家阅读文档就应该知道这是啥意思

8. insert和erase函数

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insert函数可以在pos位置插入
一个字符或者一个字符串或者
一个string类,甚至还可以指定插入
字符串的长度,接口很多,需要自己理解

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erase函数可以删除从pos位置
往后len个字符,若erase函数全用
缺省参数,则从0位置删除npos个
也就是将字符全部删除完

甚至可以删除一段迭代器区间

9. 总结以及拓展

string类需要我们单独拿出来学习
这是因为STL库函数中很多接口
都是相似的,学习了string后
会对vector和list等等容器的学习有帮助

vector的接口函数:

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不能说和string一模一样
只能说和string完全相同

大家有兴趣可以自行去搜vector和list

拓展题目以及阅读

学完string后可以尝试做一下简单题:

反转字符
唯一出现的字符
最后一个单词的长度
字符是否回文

拓展阅读

string类的operator<</ operator>>/ getline

🔎 下期预告:vector的接口函数 🔍

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