string

什么是 string

C语言中，字符串是以'\0'结尾的一些字符的集合，并且C标准库中也提供了一些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 面向对象编程(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。

所以，C++ 为了更方便的管理、操作、使用字符串，设计了一个类模板 —— basic_string

而 C++中最常用的 string 即为以 char 为字符类型的 basic_stirng 的实例化类

除以 char 为字符类型的 string——typedef basic_string<char> u16string; 之外

还有

以 char16_t 为字符类型的 u16string—— typedef basic_string<char16_t> u16string;

以 char32_t 为字符类型的 u32string——typedef basic_string<char32_t> u32string;

以 wchar_t 为字符类型的wstring——typedef basic_string<wchar_t> wstring;

四个以不同编码字符为字符类型的类，都是用basic_string 这个类模板实例化出来的

即，string 是表示字符串的字符串类, 但 string 并不属于 STL

下面就是本篇文章的重点内容了：string 常用接口的介绍及使用

string 常用接口的介绍及使用

string 是类模板的实例，即它本身就是一个类

既然是类，那么就从构造函数开始介绍

1. string类对象的常见构造

`(constructor)`函数名称	功能说明
`string()` （重点）	构造空的`string`类对象，即空字符串
`string(const char* s)` （重点）	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)` （重点）	拷贝构造函数
`string (const char* s, size_t n);`	以`C-string`前`n`个字符，构造
`string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos);`	以`string类`中，`pos`位置向后`len`长度构造

使用 string 类时，需要包含 #include <iostream> 头文件
为使用方便，可将 namespace std 全部展开

一个一个看：

string s1; 无参调用构造函数，即实例化一个空对象s1
string s2(s); string s3("hello world");

使用 C字符串实例化对象s2 和 s3
string s4(s2); string s5 = s4; 调用拷贝构造函数，实例化对象s4 和 s5
string s6(10, 'S'); 将前 10 个字节，初始化为 'S'，实例化对象s6
string s7(s, 4); string s8("hello world", 5);

以 C字符串的前n个字符实例化对象
string s9(s2, 2, 5);

以字符串对象 s2，从 pos位置(从0开始)向后延伸n位，实例化对象

此构造函数声明为：string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos);

其中 参数len 给了 缺省值 npos
npos 是 string类中的静态无符号常整型值为 -1：

无符号的 -1，即为int类型中最大值：4294967295

参数len 有缺省值npos就意味着，如果len不传参，就是从 pos 位置延伸到字符串最后
因为实际上不会有字符串的长度可以达到 4294967295 独占4G的内存

2. string类对象的访问及遍历操作

operator[] （重点）	返回`pos`位置的字符
迭代器`iterator`（重点）	`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

operator[]

此方法类似于字符数组的下标访问

operator[]是重载函数：

它的返回值是，指定位置字符的引用
这里返回引用类型，有两个作用：
1. 返回 & 类型，减少数据拷贝节省资源
2. 返回 & 类型，不仅可以访问指定位置的字符，还可以修改指定位置字符，传值返回不可
由于返回值类型为&类型，即默认情况 可读可写，但不排除有只读类型的对象调用，所以重载了一个 const 修饰的函数
迭代器iterator

在 string、vector 这种实际数据内容是一篇连续的内存空间的类中

迭代器可以看作指针类型

但，在其他 STL 类中，不可将其简单的看作指针

迭代器的比较，最好不要用 < > <= >=，因为在其他类中的数据地址可能不是连续的

string中，迭代器不仅仅有 iterator，迭代器一共有四种：
1. iterator：正向可读写迭代器
2. const_iterator：正向可读迭代器
  
  取 string对象中字符串首字符位置，返回给正向迭代器
  取 string对象中字符串末字符的下一位置，返回给正向迭代器
  
  const 可以很容易理解
  正向，代表此迭代器从左向右为正向，即自增移动方向为从左向右(从上面例子即可看出)
3. reverse_iterator ：反向可读写迭代器
4. const_reverse_iterator ：反向可读迭代器
  
  取string对象字符串的末字符下一位置，返回给反向迭代器
  取 string对象中字符串首字符位置，返回给反向迭代器
  
  反向，代表此迭代器从右向左为正向，即自增移动方向为从右向左
范围for

范围for方法，C++11 提出的调用迭代器的、编写更为简洁的方法

3. string类对象的容量操作

函数名称	功能说明
`size()`（重点）	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()` （重点）	检测字符串是否为空串，是返回`true`，否则返回`false`
`clear()` （重点）	清空有效字符
`reserve(size_t n = 0)` （重点）	为字符串预留空间，`扩容量`
`resize(size_t n)` （重点）	将有效字符的个数改为`n`个，多出的空间用字符`c`填充
`max_size()`	返回字符串最大长度

size() 返回字符串有效字符长度，即返回对象的size
length() 返回字符串有效字符长度，即返回对象的size

两函数返回值相同，即其实都返回对象的 size，但是为什么有两个函数呢？

因为，string 比 STL 出现的要早，对于字符串用 length 长度，比较合适

但是，后来 STL 出现之后，其中的类(树、链表等) 都用的 size，所以为了统一使用 string 添加了一个 size
capacity() 返回总容量大小

string 管理字符串，空间是动态开辟的，所以会存在有效字符大小和总空间大小，这也就意味着总空间满了之后，是需要扩容的
empty() 检测字符串是否为空串
clear() 清空有效字符，即size清零
reserve(size_t n = 0) 为字符串预留空间，扩容量

string 中，字符串的维护空间是动态开辟的，当容量满时，是需要扩容的

而执行某些操作时，比如尾插 10000个字符，需要频繁的扩容，会导致效率降低

reserve 就是防止频繁扩容降低效率时用的，它的作用是，为字符串预开辟空间，可一次性开辟指定大小的空间

reserve 只能扩容，不能缩容：
resize(size_t n, char c)将有效字符的个数改为n个，多出的空间用字符c填充

resize 存在重载函数 resize(size_t n)

当使用 resize(size_t n) 不传指定字符时，多出的位置会被初始化为 0

resize 也无法缩容，但是，可以指定有效字符大小：
max_size 返回字符串最大长度

4. string类对象的修改操作

函数名称	功能说明
`push_back(char c)`	在字符串后尾插字符`c`
`append`	在字符串后追加一个字符串
`operator+=` （重点）	在字符串后追加字符串`str`
`c_str`（重点）	返回 C格式字符串
`find`（重点）	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
`insert`	`pos`位置插入字符串
`erase`	指定范围删除字符

push_back(char c) 在字符串后尾插字符c
append 在字符串后追加一个字符串

append函数有多种重载，即它有多种用法：
**operator+= ** 在字符串后追加字符串str

这个运算符重载函数，在string中尾插用的最多，比前面两个多得多，因为它非常的方便
c_str 返回 C格式字符串，即C语言中的指针指向的字符串

c_str 非常的重要，因为编写程序时，可能会经常用到C语言标准库中的接口，需要使用指针，此时就需要c_str 发挥作用

不过要注意，c_str 的返回值是被const修饰的
find

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

find并不仅限于找字符，还可以找字符串：
**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

使用与 find 一致
substr

在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

substr 将截取的字符串以string对象的形式返回
insert pos位置插入字符串

由于 insert 很可能需要挪动数据，所以不常用
erase 指定范围删除字符

5. string类非成员函数

函数	功能说明
`operator+`	尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低
`operator>>（重点）`	流提取运算符重载
`operator<<（重点）`	流插入运算符重载
`getline（重点）`	获取一行字符串
`relational operators（重点）`	大小比较
`swap`	交换两`string`对象内容

使用某些类外函数时，需要 #include <string>

operator+

可以在官方文档中看到，operator+ 的返回值都是传值返回，所以一般不会使用，还要深拷贝效率太低
operator>>

operator>> 主要是为了输入数据，所以操作非常的简单

但是还有一个问题是：

当然还有其他解决办法
getline 获取一行字符串

getline 与 >> 和 scanf 都不同，**getline **只以'\n' ，以及指定的符号来判断接受字符结束的标志

所以使用 getline 可以用来接收带空格的字符串数据

甚至可以控制 获取某个指定字符之前的字符串
operator<<

operator<< 的作用就是直接输出对象中字符串的内容了
relational operators

比较大小，即为> < == != 等逻辑判断运算符的重载

可以实现 C类字符串 与 string对象之间的比较
swap 交换两string对象内容

这部分内容，都是string类的非成员函数

其实也就是说，操作对象的函数的定义，不一定非要定义在类中，也可以在类外

string 的常用接口的用法基本都介绍完了，但是这里的内容并不是string类中所有的接口函数

如果遇到本篇文章没有介绍的 string类 接口函数，可以直接查看官方文档。

STL

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。

上面介绍的string 并不属于STL的内容, string诞生于STL之前。

并且, STL内的容器许多也借鉴了string的设计

STL的版本

原始版—–HP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。也叫 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。

关于STL源码框架的分析将会采用这个版本

STL的六大组件

STL拥有六大组件：

这六大组件基本上都有一定的联系, 具体的分析会在之后的文章中遇到

STL非常的重要。 “如果没有学习过STL, 就不要说会C++”

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【STL之前】[C++] 剖析 string 类 ~ 介绍 STL

string

什么是 string