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六、STL简介
(一)什么是STL
(二)STL的版本
(三)STL六大组件
七、string
(一)标准库中的string
1、string类
2、string常用的接口
1)string类对象的常见构造
2)string类对象的容量操作
3)string类对象的访问及遍历操作
4)string类对象的修改操作
5)string类非成员函数
(二)string模拟实现
1、浅拷贝
2、深拷贝
3、实现
六、STL简介
(一)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 。(二)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。(三)STL六大组件
学习STL的三个境界：能用，明理，能扩展 。
七、string
string严格来说不是STL，而是标准库。
(一)标准库中的string
1、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考 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。
2、string常用的接口
1)string类对象的常见构造
以下是常用的构造方式
string s1;string s2("123");string s3 = "123";string s4(s3);2)string类对象的容量操作
| 函数名称 | 作用 |
|---|---|
| size | 返回字符串有效长度 |
| length | 返回字符串有效长度 |
| capacity | 返回空间总大小 |
| empty | 若字符串为空返回true，不为空返回false |
| clear | 清空有效字符 |
| reserve | 预留空间 |
| resize | 将字符串大小改为n |
#include<string>
int main()
{string s = "C++";cout << s << endl;cout <<"s.size():"<< s.size() << endl;cout <<"s.length():"<< s.length() << endl;cout << "s.capacity():"<<s.capacity() << endl;cout << "s.empty():"<<s.empty() << endl;cout << "-----------------------------------------------------" << endl;s.resize(6);cout << "s.size():" << s.size() << endl;cout << "s.capacity():" << s.capacity() << endl;cout << "-----------------------------------------------------" << endl;s.reserve(16);cout << "s.capacity():" << s.capacity() << endl;cout << "-----------------------------------------------------" << endl;s.clear();cout << "s.empty():" << s.empty() << endl;return 0;
}
string 容量相关方法使用代码演示
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() 。
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， 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。
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， reserver不会改变容量大小 。
3)string类对象的访问及遍历操作
| 函数名称 | 作用 |
| operator[] | 返回 pos 位置的字符， const string 类对象调用 |
| begin+end | 返回首元素地址+返回最后一个元素的下一个位置的地址 |
| rbegin+rend | 返回最后一个元素的地址+返回第一个元素的前一个位置地址 |
| 范围for | for的新遍历方式(C++11) |
string s = "asdfghjkl";string::iterator it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it ;it++;}cout << endl;这就是正向迭代器，其中string::iterator也可以用auto
string s = "asdfghjkl";auto it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it ;it++;}cout << endl;
还有反向迭代器
string s = "asdfghjkl";auto it = s.rbegin();while (it != s.rend()){cout << *it ;it++;}cout << endl;范围for(原理：编译器会将范围for变成迭代器)
string s = "asdfghjkl";for (auto a : s){cout << a;}cout << endl;
4)string类对象的修改操作
| 函数名称 | 作用 |
| push_back | 在字符串尾部添加字符 |
| append | 在字符串后面追加一个字符串 |
| operator+= | 在字符串后面追加字符串str |
| c_str | 返回C格式的字符串 |
| find+npos | 从字符串pos位置开始往后找字符，返回该字符在字符串中的位置 |
| rfind | 从字符串pos位置开始往前找字符，返回该字符在字符串中的位置 |
| substr | 在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回 |
| insert | 插入字符或字符串 |
| erase | 删除字符或字符串 |
int main()
{string s = "hello ";cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;s.push_back('w');cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;s += "orld";cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;s.append(" /C++");cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;cout << s.find('h') << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;cout << s.substr(2, 5) << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;s.insert(0,1,'+');s.insert(s.begin(), '+');cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;s.erase(0, 2);cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;return 0;
}
注意，我们在文档时，substr是有缺省值的
当我们不给截多少字符的时候，会给npos值，那么npos值是多少呢？？？
是-1吗？？？
文档中npos的类型是size_t，这是无符号整形，也就是说这里的-1并不真的是，而是42亿+
到现在为止，我们并没有遇到过这么大的长度，所以可以理解为，截到字符串结束
还有值得注意的是insert
在插入一个字符的时候我们需要传三个参数，或者传迭代器也就是(6)
s.insert(0,1,'+'); //(5)s.insert(s.begin(), '+'); //(6)
当erasr没有第二个参数时，默认为删除到字符串最后
5)string类非成员函数
| 函数名称 | 作用 |
| operator+ | 字符串添加，不改变原来的字符串 |
| operator>> | 输入运算符重载 |
| operator<< | 输出运算符重载 |
| getline | 获取一行字符串 |
| relational operators | 比较大小 |
#include<string>
int main()
{string s = "hello ";cout << s << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;string s2 = s + "C++";cout << s << endl;cout << s2 << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;string s4;getline(cin, s4);cout << s4 << endl;cout << "------------------------------------------------" << endl;return 0;
}
getline主要是解决cin遇到空格就停止读取的问题
这些是比较常见的string接口，当然还有很多接口
具体介绍，大家可以看看官网 
https://cplusplus.com/
(二)string模拟实现
1、浅拷贝
下面代码是有问题的
class String
{
public:
/*String():_str(new char[1]){*_str = '\0';}*///String(const char* str = "\0") 错误示范//String(const char* str = nullptr) 错误示范String(const char* str = ""){// 构造String类对象时，如果传递nullptr指针，可以认为程序非if (nullptr == str){assert(false);return;}_str = new char[strlen(str) + 1];strcpy(_str, str);}~String(){if (_str){delete[] _str;_str = nullptr;}}
private:char* _str;
};
// 测试
void TestString()
{String s1("hello bit!!!");String s2(s1);
}
说明：上述 String 类没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载，此时编译器会合成默认的，当用 s1 构 造 s2 时，编译器会调用默认的拷贝构造。最终导致的问题是， s1 、 s2 共用同一块内存空间，在释放时同一块 空间被释放多次而引起程序崩溃 ，这种拷贝方式，称为浅拷贝。
浅拷贝：也称位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来 。如果 对象中管理资源 ，最后就会 导致多个对象共 享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该资源已经被释放，以为 还有效，所以当继续对资源进项操作时，就会发生发生了访问违规 。
可以采用深拷贝解决浅拷贝问题，即： 每个对象都有一份独立的资源，不要和其他对象共享 。
2、深拷贝
如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出。一般情况都是按照深拷贝方式提供。
3、实现
代码仅供参考
class string
{friend ostream& operator<<(ostream& out, const string& s);friend istream& operator>>(istream& in, string& s);
public:typedef char* iterator;string(const char* str = ""):_size(strlen(str)),_capacity(_size){_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}string(const string& s){char* tmp = new char[_capacity + 1];strcpy(tmp, s._str);_str = tmp;_size = s._size;_capacity = s._capacity;}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}const iterator begin()const{return _str;}const iterator end()const{return _str + _size;}void reserve(size_t n){if(n>_capacity){char* tmp = new char[n+1];strcpy(tmp,_str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}void push_back(char c){if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}_str[_size] = c;_size++;_str[_size] = '\0';}string& operator+=(char c){push_back(c);return *this;}void append(const char* str){size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve( _size + len );}strcpy(_str + _size, str);_size += len;}string& operator+=(const char* str){append(str);return *this;}void clear(){_str[0] = '\0';_size = 0;}void swap(string& s){std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}string substr(size_t pos,size_t len = npos){string s;int a = pos;if (len == npos || len >= _size){len = _size - pos;s.reserve(len);for (int i = pos; i < _size; i++){s += _str[i];}}else{s.reserve(len);for (int i = pos; i < pos + len; i++){s += _str[i];}}return s;}string& insert(size_t pos,size_t len,char c){assert(pos <= _size);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}int a = _size;while (a >= (int)pos){_str[a + len] = _str[a];a--;}int i = pos;while (i < pos+len){_str[i] = c;i++;}_size++;return *this;}string& insert(size_t pos, const char* str){int len = strlen(str);assert(pos <= _size);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}int a = _size;while (a >= (int)pos){_str[a + len] = _str[a];a--;}int i = pos;int j = 0;while (i < pos + len){_str[i] = str[j];i++;j++;}_size += len;return *this;}size_t size()const{return _size;}size_t capacity()const{return _capacity;}const char*c_str()const{return _str;}bool empty()const{return _size == 0;}void resize(size_t n, char c = '\0'){if (n < _size){_str[n] = '\0';_size = n;}if (n > _size){reserve(n);while (_size < n){_str[_size] = c;_size++;}_str[_size] = '\0';}}char operator[](size_t index){assert(index < _size);return _str[index];}const char& operator[](size_t index)const{assert(index < _size);return _str[index];}bool operator<(const string& s){int num1 = 0;int count = 0;while (num1<_size && num1 < s._size){if (_str[num1] > s._str[num1])return false;if (_str[num1] < s._str[num1])count++;num1++;}if (s._str[num1] != '\0')return true;if (count == 0)return false;return true;}bool operator==(const string& s){int num1 = 0;while (num1 < _size && num1 < s._size){if (_str[num1] != s._str[num1]){return false;}num1++;}if (s._str[num1] != '\0'||_str[num1]!='\0')return false;return true;}bool operator<=(const string& s){return *this == s || *this < s;}bool operator>(const string& s){return !(*this <= s);}bool operator>=(const string& s){return *this == s || *this > s;}bool operator!=(const string& s){return !(*this== 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{int a = pos;while (a < _size){if (_str[a] == c)return a;a++;}return -1;}// 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{int a = pos;int i = 0;while (a < _size){int j = a;while (_str[j] == s[i]){i++;j++;if (s[i] == '\0')return a;}i = 0;a++;}}// 删除pos位置上的元素string& erase(size_t pos, size_t len){if (len >= _size){_str[pos] = '\0';_size = pos;return *this;}int a = pos;while (a+len <= _size){_str[a] = _str[a + len];a++;}_size -= len;return *this;}const static size_t npos;
private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;
};
const size_t string::npos = -1;
ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
{for (auto a : s){cout << a;}return cout;
}
istream& operator>>(istream& in, string& s)
{s.clear();char ch;ch = in.get();while (ch!='\n'){s += ch;ch = in.get();}return in;
}