C++标准模板库 STL——string的使用以及模拟实现
前言
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的六大组件
为什么学习string类？
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。
在OJ中，有关字符串的题目基本以string类的形式出现，而且在常规工作中，为了简单、方便、快捷，基本都使用string类，很少有人去使用C库中的字符串操作函数。
目录
1.string类
2.string类的常用接口说明
3.模拟实现string
1.string类
- 字符串是表示字符序列的类
- 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。 - 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)。 - 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)。 - 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： - 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。
- string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string
- 不能操作多字节或者变长字符的序列。
在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std;
2.string 类的常用接口说明
2.1string类对象的常见构造
| constructor | 功能说明 |
|---|---|
| string() | 构造空的string 对象，即空字符串 |
| string (const char * str) | 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 |
代码测试
#include 
2.2 string 类的容量操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| size | 返回字符串有效字符长度 |
| length | 返回字符串有效字符长度 |
| capacity | 返回空间总大小 |
| empty | 检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false |
| clear | 清空有效字符 |
| reserve | 为字符串预留空间 |
| resize | 将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充 |
- 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()。
代码测试：
void test_string3()
{
string s1;
s1.resize(15, '*');
cout << s1.size() << endl;
cout << s1.length() << endl;
cout << s1.capacity() << endl;
cout << s1 << endl;
s1.resize(20, '#');
cout << s1.size() << endl;
cout << s1.length() << endl;
cout << s1.capacity() << endl;
cout << s1 << endl;
string s2;
s2.resize(15, '&');
cout << s2.size() << endl;
cout << s2.length() << endl;
cout << s2.capacity() << endl;
cout << s2 << endl;
s2[0]++;
s2.at(0)++;
cout << s2 << endl;
}
运行结果:
- clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。
代码测试：
void test_stringClear()
{
string s("hello world");
cout << s << endl;
s.clear();
cout << s << endl;
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
}
运行结果：
- 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。
代码测试：
void test_stringResize()
{
string s1;
s1.resize(15, '*');
cout << s1.size() << endl;
cout << s1.length() << endl;
cout << s1.capacity() << endl;
cout << s1 << endl;
s1.resize(20, '#');
cout << s1.size() << endl;
cout << s1.length() << endl;
cout << s1.capacity() << endl;
cout << s1 << endl;
string s2;
s2.resize(15, '&');
cout << s2.size() << endl;
cout << s2.length() << endl;
cout << s2.capacity() << endl;
cout << s2 << endl;
s2[0]++;
s2.at(0)++;
cout << s2 << endl;
}
运行结果：
- 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。
代码测试：
void test_stringReserve()
{
string s;
s.reserve(100);
size_t old = s.capacity();
cout << "初始：" << s.capacity() << endl;
for (size_t i = 0; i < 100; i++)
{
s.push_back('m');
if (s.capacity() != old)
{
cout << "扩容：" << s.capacity() << endl;
old = s.capacity();
}
}
s.reserve(10);
cout << s.capacity() << endl;
}
运行结果：
2.3 string类对象的访问及遍历操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| operator[ ] | 返回pos位置的字符，const string类对象调用 |
| begin() , end() | begin获取第一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器 |
| rbegin(),rend() | begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器 |
| 范围for | C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式 |
代码测试
void test_stringFor()
{
string s1("hello world");
string s2 = "hello world";
for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
{
cout << s1[i];
}
cout << endl;
string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();
while (rit != s1.rend())
{
cout << *rit << " ";
rit++;
}
cout << endl;
for (auto ch : s1)
{
cout << ch << " ";
}
cout << endl;
}
运行结果：
2.4 string类对象的修改操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| push_back | 在字符串后尾插字符c |
| append | 在字符串后追加一个字符串 |
| operator+= | 在字符串后追加字符串str |
| c_str | 返回C格式字符串 |
| find + npos | 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 |
| rfind | 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 |
| substr | 在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回 |
代码测试
void test_string5()
{
string s1("test.cpp.tar.zip");
//size_t i = s1.find('.');
size_t i = s1.rfind('.');
string s2 = s1.substr(i);
cout << s2 << endl;
//string s3("https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/rfind/");
string s3("https://cn.bing.com/search?pglt=41&q=baidu&cvid=b6332837d8f642d1befbdeeaae18733b&aqs=edge..69i57j0l8.1965j0j1&FORM=ANSPA1&PC=EDGEDBB");
string s4;
string s5;
string s6;
size_t j = s3.find(':');
if (j != string::npos)
s4 = s3.substr(0, j);
else
cout << "没有找到" << endl;
size_t m = s3.find('/', j + 3);
if (m != string::npos)
s5 = s3.substr(j + 3, m - (j + 3));
else
cout << "没有找到" << endl;
s6 = s3.substr(m);
cout << s4 << endl;
cout << s5 << endl;
cout << s6 << endl;
}
运行结果：
3.模拟实现string
string.h
#pragma once
#include test.cpp
#include
using namespace std;
#include"string.h"
int main()
{
//xiaobai::test_string1();
//xiaobai::test_string2();
xiaobai::test_string3();
return 0;
}