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1. 什么是STL
2. STL的版本
3. STL的六大组件
4. STL的缺陷
5. 引出string类
6. 标准库中的string类
6.1 string类简介
6.2 string类对象的构造
6.3. string类对象的容量
6.4. string类对象的遍历
6.5. string类对象的修改
6.6. string类非成员函数
6.7. vs…目录
1. 什么是STL
2. STL的版本
3. STL的六大组件
4. STL的缺陷
5. 引出string类
6. 标准库中的string类
6.1 string类简介
6.2 string类对象的构造
6.3. string类对象的容量
6.4. string类对象的遍历
6.5. string类对象的修改
6.6. string类非成员函数
6.7. vs和g下string结构的说明 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。STL是C标准库的一部分。 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 SystemsInc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。 3. STL的六大组件 4. STL的缺陷 STL库的更新太慢了。这个得严重吐槽上一版靠谱是C98中间的C03基本一些修订。C11出来已经相隔了13年STL才进一步更新。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。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。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. 引出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。 6. 标准库中的string类
6.1 string类简介 string类的文档介绍 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。 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_stringchar, char_traits, allocator string; 4. 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; 6.2 string类对象的构造 (constructor)函数名称 功能说明 string() 构造空的string类对象即空字符串 string(const char* s) 用字符串来构造string类对象 string(const string s) 拷贝构造函数 string (const string s, size_t pos, size_t len npos); 从第pos个位置拷贝npos个 string(size_t n, char c) string类对象中包含n个字符c
void Teststring()
{string s1; //构造空的string类对象s1string s2(hello word); //用字符串构造string类对象s2string s3(s2); //拷贝构造s3string s4(s2,5,3); //拷贝构造s2从第5个位置开始从0开始取3个字符string s5(s2,5,10); //拷贝构造s2从第5个位置开始取10个字符不够有多少取多少string s6(s2,5); //拷贝构造s2从第5个位置开始取余下的cout s1 endl;cout s2 endl;cout s3 endl;cout s4 endl;cout s5 endl;cout s6 endl;
}int main()
{Teststring();return 0;
} 6.3. string类对象的容量 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 检测字符串释放为空串是返回true否则返回false clear 重点 清空有效字符 reserve 重点 为字符串预留空间 resize 重点 将有效字符的个数该成n个多出的空间用字符c填充
void Teststring2()
{string s1(hello word);for(size_t i0;is1.size();i){cout s1[i] ; //这里的[]实际是调用的运算符重载cout s1.operator[](i) ; //[]运算符重载}cout endl;cout s1.size() endl;cout s1.capacity() endl;
}int main()
{Teststring2();return 0;
}
查看扩容机制
void Teststring2()
{string s1(hello word);for(size_t i0;is1.size();i){cout s1[i] ; //这里的[]实际是调用的运算符重载cout s1.operator[](i) ; //[]运算符重载}cout endl;cout s1.size() endl;cout s1.capacity() endl;
} 注意 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()。clear()只是将string中有效字符清空不改变底层空间大小。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。reserve(size_t res_arg0)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。 6.4. string类对象的遍历 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 C11支持更简洁的范围for的新遍历方式
用迭代器遍历
void Teststring3()
{string s1(hello word);const string s2(hello word);string::iterator it1 s1.begin(); //begin为开始位置while(it1 ! s1.end()) //end为最后的下一个位置{cout *it1 ;it1;}string::const_iterator it2 s2.begin(); //const迭代器只读不可以修改while(it1 ! s2.end()) {cout *it2 ;it2;}}void Teststring4()
{string s1(hello word);string::reverse_iterator rit s1.rbegin(); //反向迭代器while(rit ! s1.rend()) {cout *rit ;rit;}
}
6.5. string类对象的修改 函数名称 功能说明 push_back 在字符串后尾插字符 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 c_str(重点) 返回C格式字符串 find npos(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
void Teststring4()
{string s1(hello word);s1.push_back(!);cout s1 endl;s1.append(hello bit);cout s1 endl;s1.append(10,x);cout s1 endl;} 注意 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。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。 6.6. 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 输入运算符重载 operator 重点 输出运算符重载 getline 重点 获取一行字符串 relational operators 重点 大小比较
6.7. vs和g下string结构的说明
注意下述结构是在32位平台下进行验证 32位平台下指针占4个字节。 vs下string的结构string总共占28个字节内部结构稍微复杂一点先是有一个联合体联合体用来定义string中字符串的存储空间 ◆ 当字符串长度小于16时使用内部固定的字符数组来存放。 ◆ 当字符串长度大于等于16时从堆上开辟空间。 union _Bxty
{ // storage for small buffer or pointer to larger onevalue_type _Buf[_BUF_SIZE];pointer _Ptr;char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing
} _Bx;
◆ 这种设计也是有一定道理的大多数情况下字符串的长度都小于16那string对象创建好之后内部已经有了16个字符数组的固定空间不需要通过堆创建效率高。
◆ 其次还有一个size_t字段保存字符串长度一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量
◆ 最后还有一个指针做一些其他事情。
◆ 故总共占1644428个字节。 g下string的结构 G下 string是通过写时拷贝实现的 string对象总共占4个字节内部只包含了一个指针该指 针将来指向一块堆空间内部包含了如下字段 ◆ 空间总大小 ◆ 字符串有效长度 ◆ 引用计数 ◆ 指向堆空间的指针用来存储字符串。 struct _Rep_base
{size_type _M_length;size_type _M_capacity;_Atomic_word _M_refcount;
}; 本章完。
