string类
STL
STL是Standard Template Library
的简称,中文名为是标准模板库,在Cpp中模板是构成泛型编程的基础,我们利用模板可以极大程度地提高我们的代码复用率,但是如果模板要我们现写也有点过于繁琐,不过好在Cpp中为我们写代码方便为我们制作了一套标准地模板库,供我们直接使用十分方便。
STL的版本
STL发展至今也不是一气呵成的,随着发展和进化,STL一共出现了四大版本。
HP版本
这个版本是STL的原始版本,由Alexander Stepanov、Meng Lee在惠普实验室完成,是所有STL版本的始祖。并且此版本秉承开源精神,允许任何人免费运用,拷贝,商用,传播,修改这些代码,唯一的条件也只是要求需要像原始版本一样开源使用。
P.J.版本
这个版本由P. J. Plauger开发,继承自HP版本,被Windows Visual C++采用,不可公开或修改,可读性较差。
RW版本
这个版本由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
这个版本由Silicon Graphics Computer Systems,Inc公司开发,继承自HP版本,被GCC采用,可移植性较好,可公开,修改,贩卖,可读性很高。也是我们学习主要参考的版本。
STL六大组件
STL中包含六大组件,他们共同组成STL互相协同工作。
容器
string, vector, list, deque, map, set, multimap, multiset
。
配接器
stack, queue, priority_queue
算法
find, swap, reverse, sort, merge...
空间适配器
allocator
迭代器
iterator, const_iterator, reverse_iterator, const_reverse_iterator
仿函数
greater, less...
STL在日常编程中无论是笔试还是项目都十分常用,必须多用多练,并且自己实现一遍才能熟练掌握。STL(包扩Cpp绝大部分库)学习可分为三个层次:
1、熟用STL
2、了解泛型技术d的内涵与STL的学理乃至实作
3、扩充STL
总结就是能用,明理,能扩展。
string类
string
类时STL中专门用于字符串处理的容器。在C语言中我们利用字符数组或字符指针来构成字符串,所有字符串使用十分不方便,库中为字符串提供的接口也并不便于使用,于是在Cpp中有了string
模板类,这个容器可以帮助我们更加方便的使用字符串,并且帮助我们封装了很多字符串相关的常用接口。
常用接口
构造函数
string
中提供了各种构造函数帮助我们构造字符串。
string(); //构造空的string类对象,即空字符串
string(const char *s);// 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);//拷贝构造函数
string(const string &s, size_t n);//用s中的前n个字符构造新的string类对象 return 0;
容量相关接口
size_t size() const; // 返回字符串有效字符长度
size_t length() const; // 返回字符串有效字符长度
size_t capacity() const; // 返回空间总大小
bool empty() const; // 检测字符串释放为空串,是返回true,否则返回false
void clear(); //清空有效字符
void resize(size_t n, char c); // 将有效字符的个数该成n个,多出的空间用字符c填充
void resize(size_t n); // 将有效字符的个数改成n个,多出的空间用0填充
void reserve(size_t res_arg = 0); // 为字符串预留空间
访问相关接口
char& operator[] (size_t pos); //返回pos位置的字符,非const string类对象调用
const char& operator[] (size_t pos); //const返回pos位置的字符,const string类对象调用
修改相关接口
void push_back(char c); //在字符串后尾插字符c
string& append (const char* s); //在字符串后追加一个字符串
string& operator+=(const string& str); //在字符串后追加字符串str
string& operator+=(const char* s); //在字符串后追加字符串
string& operator+=(char c); //在字符串后追加字符c
const char* c_str()const; //返回C格式字符串
size_t find (char c, size_t pos = 0) const; //从字符串pos位置开始往后找字符c,返回该字符在字符串中的位置
size_t rfind(char c, size_t pos = npos); //从字符串pos位置开始往前找字符c,返回该字符在字符串中的位置
string substr(size_t pos = 0, size_t n= npos); //const在str中从pos位置开始,截取n个字符,然后将其返回
string& erase (size_t pos = 0, size_t len = npos); //从pos位置起删除串中npos个字符
迭代器相关
迭代器十分类似于指针,我们可以将其等同于一个自定义类型的指针,用它我们可以完成容器内的遍历,增加,删除等操作,STL中容器的很多功能也为迭代器设计了很多接口,其中最为常用的还是取到一个容器的迭代器。
iterator begin(); //取到头部迭代器
const_iterator begin() const; //取到头部常迭代器
iterator end(); //取到尾部迭代器
const_iterator end() const; //取到尾部常迭代器
其他接口
string operator+ (const string& lhs, const string& rhs); //在lhs串后拼接rhs串
istream& operator>> (istream& is, string& str); //输入运算符重载
istream& getline (istream& is, string& str); //获取一行字符串
relational operators //大小比较
综合运用
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string str = "123456";//单参构造的隐式类型转换 + 拷贝构造
for(int i = 0; i < str.size(); i++)//size()取出长度
{
cout << str[i] << " ";//operator[]重载的运用
}
cout << endl;
str.append("abc");//append()接口
str.push_back('d');//push_back接口使用
str += "efg";//operator += 重载使用
//迭代器的应用
string::iterator it = str.begin();
while(it != str.end())
{
cout << * it << " ";
it++;
}
}
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实现
学习STL要熟用,明理,能扩展,那么第二部明理我们就要自己实现封装一个string
类。根据库中string
常用接口我们也实现其基本功能。
#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
class String
{
friend std::ostream &operator<<(std::ostream &os, String str);
public:
//迭代器
typedef char* iterator;
typedef const char* const_iterator;
iterator begin()
{
return _str;
}
const_iterator begin() const
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str+_size;
}
const_iterator end() const
{
return _str+_size;
}
static size_t npos;
//构造函数
String(const char* str = "")//要进行深拷贝
:_str(nullptr)
,_capacity(0)
{
_size = strlen(str);
//重新给容量Reserve()
Reserve(_size);
//strcpy()拷贝给成员变量
strcpy(_str, str);
}
//拷贝构造,要使用深拷贝
//所谓深拷贝就是创立独立的内存空间并将目标对象中的值拷贝过来
//而不是单纯的让指针等于目标拷贝对象中的指针
//传统写法:创建新的独立内存,销毁原来的内存空间,更新_size, _capacity的值
//String(const String& str)
// :_str(nullptr)
// ,_size(str._size)
// ,_capacity(str._capacity)
//{
// char* newpstr = new char[str._capacity + 1];
// strcpy(newpstr, str._str);
// delete[] _str;
// _str = newpstr;
//}
////operator=重载和拷贝构造类似,先用传统写法实现
//String& operator=(const String& str)
//{
// if(this != &str)
// {
// _capacity = str._capacity;
// _size = str._size;
// char* newpstr = new char[_capacity + 1];
// strcpy(newpstr, str._str);
// _str = newpstr;
// }
//}
//现代写法,另外创建对象让其等于要拷贝的对象,交换两个对象即可
String(const String& str)
:_str(nullptr)
,_size(0)
,_capacity(0)
{
String temp(str._str);
temp._size = str._size;
temp.Reserve(str._capacity);
Swap(temp);
}
//现代写法,利用拷贝构造函数创建临时对象,交换两个对象,临时对象在函数结束时也会自动释放
String& operator=(String str)
{
Swap(str);
}
//交换两个字符串,浅拷贝,不另申请内存空间
void Swap(String& str)
{
std::swap(_str, str._str);
std::swap(_size, str._size);
std::swap(_capacity, str._capacity);
}
//析构函数
~String()
{
if(_str)
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
}
//返回_size
size_t Size()
{
return _size;
}
//返回_capacity
size_t Capacity()
{
return _capacity;
}
//在某个下标插入一个字符
void Insert(size_t pos, char ch)
{
assert(pos <= _size);
//容量满了,扩容
if(_size == _capacity)
{
Reserve(2 * _capacity);
}
for(int i = _size; i > pos; i--)
{
_str[i] = _str[i - 1];
}
_str[pos] = ch;
_size++;
_str[_size] = '\0';
}
//在某个下标处插入一个字符串
void Insert(size_t pos, const char* str)
{
assert(pos <= _size);
int len = strlen(str);
//容量不够扩容
if(_size + len > _capacity)
{
Reserve(len + _size);
}
for(int i = len + _size - 1; i > pos + len - 1; i--)
{
_str[i] = _str[i - len];
}
for(int i = pos; i < pos + len; i++)
{
_str[i] = str[i - pos];
}
_size += len;
}
//+=运算符重载
String& operator+=(char ch)
{
Push_back(ch);
}
String& operator+=(const char* str)
{
Append(str);
}
//删除pos下标开始的npos个字符
void Erase(size_t pos, size_t npos)
{
assert(pos < _size);
for(int i = pos; i < _size - npos; i++)
{
_str[i] = _str[i + npos];
}
_size -= npos;
_str[_size] = '\0';
}
//从pos开始找第一个字符为ch返回其下标
size_t Find(const char ch, size_t pos = 0)
{
assert(pos < _size);
for(size_t i = pos; i < _size; i++)
{
if(_str[i] == ch)
{
return i;
}
}
return npos;
}
//从pos开始找第一个子串为str返回其下标
size_t Find(const char* str, size_t pos = 0)
{
assert(pos < _size);
for(size_t i = pos; i < _size; i++)
{
if(_str[i] == str[0])
{
int j = i;
while (j < i + strlen(str) && _str[j] != '\0')
{
if (_str[j] != str[j - i])
{
break;
}
j++;
}
//子串遍历完毕,子串与要查找的串完全匹配
if (j == i + strlen(str))
{
return i;
}
//主串遇到结尾,长度不够不用继续查找了
else if(_str[j] == '\0')
{
break;
}
//其他情况本次子串与要查找的串匹配不上,继续下一次子串查找
}
}
return npos;
}
//在尾部插入字符
void Push_back(char ch)
{
Insert(_size, ch);
}
//字符串拼接
void Append(const char* str)
{
Insert(_size, str);
}
//重新给容量,并且要求容量永远为8的整数倍
void Reserve(size_t n)
{
if(n > _capacity || (n == 0 && _capacity == 0))
{
size_t newCapacity = n;
if(newCapacity % 8 != 0)
{
newCapacity = (((newCapacity / 8) + 1) * 8);
}
else
{
newCapacity += 8;
}
char* newStr = new char[newCapacity];
if(newStr && _str)
{
strcpy(newStr, _str);
}
_str = newStr;
_capacity = newCapacity - 1;
return;
}
}
void Resize(size_t size, char ch = '\0')
{
if(size < _size)
{
_size = size;
_str[_size] = '\0';
}
else
{
Reserve(size);
for(size_t i = _size; i < size; i++)
{
_str[i] = ch;
}
_size = size;
_str[_size] = '\0';
}
}
//>运算符重载
bool operator>(const String& str)
{
if(strcmp(_str, str._str) > 0)
{
return true;
}
return false;
}
bool operator==(const String& str)
{
if(strcmp(_str, str._str) == 0)
{
return true;
}
return false;
}
bool operator>=(const String& str)
{
if(*this > str || *this == str)
{
return true;
}
return false;
}
bool operator<(const String& str)
{
if(*this >= str)
{
return false;
}
return true;
}
bool operator<=(const String& str)
{
if(*this < str || *this == str)
{
return true;
}
return false;
}
bool operator!=(const String& str)
{
if(*this == str)
{
return false;
}
return true;
}
//+运算符重载
String operator+(char ch)
{
String temp(*this);
temp.Push_back(ch);
return temp;
}
String operator+(const char* str)
{
String temp(*this);
temp.Append(str);
return temp;
}
//取类中的字符串
char* c_str()
{
return _str;
}
//operator[]重载
char& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
//operator[]重载
const char& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
std::ostream& operator<<(std::ostream& os, String str)
{
os << str._str;
return os;
}
size_t String::npos = -1;