string类的使用方式的介绍

前言

1.什么是STL

2. STL的版本

3. STL的六大组件

4.STL的缺陷

5.string

5.1 为什么学习string类？

5.1.1 C语言中的字符串

5.2 标准库中的string类

5.3 string类的常用接口的使用

5.3.1 构造函数

5.3.2 string类对象的容量操作

5.3.3 string类对象的访问及遍历操作

5.3.4 string类对象的修改操作

5.3.4 string类非成员函数

编辑

总结

前言

大家好呀，失踪两个月的博主回来了，不要问博主去干什么了？问就是去修炼内功心法去了，时至今日按照我们之前的更新进度，我们应该进入到我们stl的相关内容的学习。那么我们今天就从string开始逐渐给大家介绍我们的stl的内容，但是在介绍之前，我们先笼统的了解一下我们stl的内容。

1.什么是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。

2. 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（该公司已经倒闭，因此该版本已经多年没有更新所以我们不用过度关注）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，STL是规范，他有很多版本，其底层实现大同小异，但对于某些接口其还是有着不同的主要参考的就是这个版本。

3. STL的六大组件

这里的容器就是我们的数据结构，然后空间适配器就是我们的内存池。

4.STL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。

4. STL的使用会有代码膨胀的问题，比如使用vector/vector/vector这样会生成多份代码，当然这是模板语法本身导致的。

5.string

5.1 为什么学习string类？

5.1.1 C语言中的字符串

C语言中，字符串是以'\0'结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP(面向对象)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。

5.2 标准库中的string类

1. 字符串是表示字符序列的类

2. 标准的字符串类提供了对此类对象的支持，其接口类似于标准字符容器的接口，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。

3. string类是使用char(即作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。

4. string类是basic_string模板类的一个实例，它使用char来实例化basic_string模板类，并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数(根于更多的模板信息请参basic_string)。

5. 注意，这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作

总结：

1. string是表示字符串的字符串类

2. 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

3. string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator> string;

4. 不能操作多字节或者变长字符的序列。

5.3 string类的常用接口的使用

注意：小编介绍的都是我们常用接口，对于具体的还需要我们自己去查阅文档进行深度学习。

5.3.1 构造函数

这里我们常用的就这几个，这里我们简单给大家演示一下该使用：

#include<iostream>
#include<string>//使用记得包文件
using namespace std;
int main()
{string s1; // 构造空的string类对象s1string s2("hello xhj"); // 用C格式字符串构造string类对象s2string s3(s2); // 拷贝构造s3string s4(10, 'c');//使用n个字符，构造我们的对象//注意我这里打印，是需要重载我们的流插入操作符的，之后我们也会在对string类的实现给大家介绍，//这里为了大家更加直观的感受，我们这里先直接使用即可cout << s1 << endl;//在有些编译器下就算访问到string类的‘\0'其也不会显示的打印出来。cout << s2 << endl;cout << s3 << endl;cout << s4 << endl;return 0;
}

结果展示：

5.3.2 string类对象的容量操作

注意：

1. size()与length()方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了与其他容器的接口保持一致，一般情况下基本都是用size()。（max_size这个接口不同编译器是不同的结果，所以该使用是没有很大意义的）

2. clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

3. resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，不同的是当字符个数增多时：resize(n)用/0来填充多出的元素空间（size也会发生改变），resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的元素空间。注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。（因为对于缩容来讲是有代价的，在我们学习中并没有对一块空间部分释放的函数（系统不支持分段释放空间），所以该实际上进行的操作其实是将数据内容拷贝到一个新的缩小后的·空间）

4. reserve(size_t res_arg=0)：为string预留空间，不改变有效元素个数，当reserve的参数小于string的底层空间总大小时，reserve改不改变取决于不同的编译器和我们string类中是否有数据，也有可能不缩小（该不具有约束力）。

（对于reserve来讲不同的编译器对于编译过程中的扩容机制是不一样的，对于vs是在原来的基础上加上扩容的大小，Linux下是直接扩到指定大小，但该本质上都不会小于我们要求的大小）

此外这里我们的shrink_to_fit,这个函数的作用是将string的capacity减到size大小（但是这个函数是不具有约束力的，所以这里也不一定会缩到size大小），这里我们做个简单的了解即可。

代码演示：

#include<iostream>
#include<string>//使用记得包文件
using namespace std;
int main()
{string s1;s1.reserve(100);//开容量cout << s1.size() << endl;cout << s1.capacity() << endl;s1.resize(10);//开有效数据的空间cout << s1.size() << endl;cout << s1.capacity() << endl;s1.clear();//清空有效数据cout << s1.size() << endl;cout << s1.capacity() << endl;
}

结果：

5.3.3 string类对象的访问及遍历操作

这里我们的遍历方式是有多种的，但是对于该底层如何是实现的，我们待会再了解，这里先给大家演示一下，该遍历方式：

#include<iostream>
#include<string>//使用记得包文件
using namespace std;
int main()
{string s1("hello world!");//[]遍历for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){cout << s1[i] << " ";}cout << endl;//正向迭代器的遍历string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;//反向迭代器的遍历string::reverse_iterator it1 = s1.rbegin();while (it1 != s1.rend()){cout << *it1 << " ";it1++;}cout << endl;//范围forfor (auto e : s1){cout << e << " ";}cout << endl;
}

结果展示：

这里我们可以看到反向迭代器是一种从后往前的遍历方式，至于该具体实现，我们以后再和大家讲解。此外，我们需要了解一下以下的相关知识：

1.对于,[]我们出现数组越界采用的是断言的方式去进行处理的

2.对于内置类型和自定义类型该[],是具有本质的区别的，对于内置类型该是一个解引用操作，也就是 *(a+i),但是对于内置类型，其实s.operator[](i);,因此对于我们的自定义类型我们是需要对其进行运算符重载的。

3.迭代器（任何容器都支持迭代器，并且用法都是类似的，而我们的[]只支持底层是数组的容器）

对于迭代器，上面我们只讲述了该用法，但是对于迭代器，我们需要了解更多一点该相关内容：

literator提供一种统一的方式访问和修改容器数据，算法可以通过迭代器，去处理容器中数据

此外我们的迭代器一共分为四种：

一种是普通变量的正向迭代器，一种是const变量的正向迭代器，对于const变量我们只能使用const迭代器（涉及到我们的权限问题）而且我们的普通变量的迭代器可以读写，而我们的const迭代器只能读取

另外两种就是反项的两个迭代器

5.3.4 string类对象的修改操作

这里我们的append和我们的+=的效果是一样的，都可以起到在我们对象后面加上一个字符串和单个字符的效果（这是由于函数重载得到的），而我们的push_back只能在后面加上一个字符。

因此：

1. 在string尾部追加字符时，s.push_back(c) / s.append(1, c) / s += 'c'三种的实现方式差不多，一般情况下string类的+=操作用的比较多，+=操作不仅可以连接单个字符，还可以连接字符串。

2. 对string操作时，如果能够大概预估到放多少字符，可以先通过reserve把空间预留好。(编译器也会自动扩容，但是我们知道数据个数的情况下会直接扩容会减少成本)

这里简单的给大家演示一下这三个函数的使用方式：

#include<iostream>
#include<string>//使用记得包文件
using namespace std;
int main()
{string s1("hello");s1 += 'w';string s2("hello");s2.append(1,'w');string s3("hello");s3.push_back('w');cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;cout << s3 << endl;string s4("hello");string s5("hello");s4.append("world");s5 += "world";cout << s4 << endl;cout << s5 << endl;return 0;
}

结果如下：

这里我们的insert，erase，以及我们的replace，我们都不是经常使用，这里原因是由于这里带来的效率过于低下，那么我们只需要对其做个简单的认识即可。

insert：

insert的作用是在我们指定的位置进行插入，这里有一个下标版本和一个迭代器版本，但是不建议经常使用insert因为这里涉及到效率的问题

erase：

这里我们的npos是：

这里指的是一个静态成员，实际上该是无符号数的-1，也就是说使用该值后就会自动删除pos位置后的所有字符。

erase由于是在中间或者头部删除数据的所以效率也是比较低的我们不推荐。

replace：

对于替换这个函数我们这里也不常使用因为这里需要消耗的代价太大。

这里我们就简单的给大家简单的演示一下，该使用方式即可：

#include<iostream>
#include<string>//使用记得包文件
using namespace std;
int main()
{string s1("hello");s1.insert(2, "xxx");cout << s1 << endl;s1.erase(2, 3);cout << s1 << endl;s1.replace(0, 5, "world");cout << s1 << endl;return 0;
}

运行结果如下：

然后就是我们的pop_back了，这里就是将最后的一个字符删除即可，大家可以自己演示一下。

接下来我们需要了解的一个接口是我们的c_str，这里返回的是C语言形式的字符串，那么具体需要了解该是什么，我们需要看一下一下一段代码：

这里的cout<<s1<<endl;和cout<<s1.c_str();这两个得到的值是一致的，但实际上该一个是流提取操作符的重载，一个相当于打印的是char*(也就是返回C语言的字符串，因此这个函数的作用是将C语言和c++进行有些接口进行配合)

紧接着我们需要了解的是我们的find接口，和我们的rfind接口

这里注意我们的主要作用是：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

这里注意其返回值是：

与此同时我们的rfind的作用是：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

这里我们的find和我们的rfind的使用方式是一致的，那么我们这里就给大家演示其中一个的使用方式。

最后一个我们经常使用的接口就是，substr,该作用就是：在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回。

这里我们返回的也是一个string对象，该使用方式如下：

5.3.4 string类非成员函数

这里我只给大家介绍一个getline接口，对于其他接口，我们在进行模拟实现后，大家就可以轻而易举的理解了。

理解我们的getline首先我们需要知道一个小的知识点，这里我们配合一段代码讲解一下：

#include<iostream>
#include<string>//使用记得包文件
using namespace std;
int main()
{string s1;cin >> s1;cout << s1;return 0;
}

运行结果：

这里我们输入的明明是我们的：hello world，但是实际上我们s1是hello，那么是什么原因导致这样呢？

这是由于cin在逐个输入数据时是以空格或者换行来辨别数据的，所以在逐个输入数据时，我们的空格或者换行是不能被读取的如果我们想要读取换行就需要使用到istream中的getline函数

getline是非成员函数，进行的是输入操作，默认这里遇到换行符结束输入字符串。

这里我给大家简单的演示一下：

文章最后，我们需要了解的是，与我们string相关的最后一类接口：

这里就不给大家一个一个具体介绍了，这里大家需要记住的是我们经常使用的两个：

我们的to_string就是将我们其他类型转换为我们的string类型，我们的stoi就是将我们的string类型转化为我们的整型。

总结

到这里我们对string各个常用接口的介绍已经到这里了，但是我们一定要经常使用，才会铭记于心，后续为了加强大家的理解，小编会给大家带来我们string类的相关模拟实现。请大家敬请期待。