1.STL簡介

（1）什么是STL

STL(standard template libaray-標(biāo)準(zhǔn)模板庫)：是C++標(biāo)準(zhǔn)庫的重要組成部分，不僅是一個(gè)可復(fù)用的組件庫，而且是一個(gè)包羅數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的軟件框架。
可以理解為就是一個(gè)類似stdio.h的庫，包含了這個(gè)庫，里面的語法或者函數(shù)可以直接使用。

（2）STL的版本

最原始的版本是由Alexander Stepanov和Meng Lee開發(fā)的，并且他們要求對(duì)其進(jìn)行開源處理。之后又經(jīng)歷了PJ.版本，RW版本，SGI版本等，目前SGI版本最應(yīng)用最廣泛的版本，我們后面學(xué)習(xí)STL要閱讀部分源代碼，主要參考這一版本。

總結(jié)一下目前開源與閉源的操作系統(tǒng)或者軟件：

開源：STL，linux，git，Vue
閉源：IOS，Windows

（3）如何學(xué)習(xí)STL

第一境界：熟練使用STL。

第二境界：了解STL的源代碼，即了解底層。

第三境界：會(huì)自己擴(kuò)充STL庫。

廢話不多說，正式進(jìn)入主題：

（4）STL的六大組件

STL有六大組成部分，我們會(huì)來逐一學(xué)習(xí)：

首先我們來學(xué)習(xí)容器中的string類。

2.string類的基本概念

（1）含義

string類，顧名思義是進(jìn)行字符串操作的一個(gè)類，操作方式即使用其中的成員函數(shù)來進(jìn)行操作。

（2）使用方法

#include<string>
using namespace std;

string也是在類域std中的，我們?cè)诰毩?xí)時(shí)也可以將類域std打開。

（3）原理

通過查閱文獻(xiàn)，我們發(fā)現(xiàn)string類原來是typedef出來的，是對(duì)basic_string這一模板傳入char類型時(shí)起的別名。這一模板的定義方式大概是這樣的：

template<class T>
class basic_string
{
private:
T* _str;
//....
}

有人會(huì)問為什么要使用模板呢？字符串類型除了char還有別的嘛？

其實(shí)字符類型除了char之外還有別的類型，比如wchar_t就占兩個(gè)字節(jié)。我們存儲(chǔ)漢字一般會(huì)使用兩個(gè)字節(jié)來進(jìn)行存儲(chǔ)。所以對(duì)于兩字節(jié)存儲(chǔ)的字符再使用basic_string傳入wchar_t起別名的話就方便的多了。

注意：string類中傳入的是char，上面只作了解即可。

3.string類中常見構(gòu)造函數(shù)

構(gòu)造函數(shù)即用于初始化。

1.string()：構(gòu)造空的string類對(duì)象str，即空字符串。

2.string (const char* s)：向?qū)ο笾袀魅胱址畞順?gòu)造string對(duì)象。

3.string(size_t n,char c)：string類對(duì)象中包含n個(gè)字符c。

4.string(const string&s)：拷貝構(gòu)造函數(shù)。

    string s1;//空字符串s1。
	string s2("hello world");//向s2中傳入hello world。
	string s3(s2, 2, 6);//向s3中傳入s2中從第二個(gè)開始（不包括第二個(gè)）后六個(gè)字符。當(dāng)最后不加數(shù)值時(shí)（即不加6），則會(huì)取后面的全部字符。
	string s4(s2);//用s2對(duì)s4進(jìn)行初始化。
	cout << s1 << endl;//重載運(yùn)算符，可以直接打印s1對(duì)象的字符串內(nèi)容。
	cout << s2 << endl;
	cout << s3 << endl;
	cout << s4 << endl;

4.string類中析構(gòu)函數(shù)

自動(dòng)調(diào)用，不用管。

5.string類對(duì)象的容量操作

1.size：返回有效字符長度。

2.length：返回字符串的有效字符長度。是一個(gè)歷史殘留問題。

3.capacity：返回空間總大小。

4.empty：檢測字符串是否為空，是返回true，不是返回false

5.clear：清空有效字符。

6.reserve：為字符串預(yù)留空間。

7.resize：將有效字符改成n個(gè)，多出的用字符C填充。

（1）顯示容量

    string s1("hello world");
	cout << s1.size() << endl;//輸出字符串大小，不包括'\0'
	cout << s1.length() << endl;//輸出字符串大小，不包括'\0'
	cout << s1.capacity() << endl;//輸出空間總大小
	s1.clear();//清空有效字符串
	cout << s1 << endl;

（2）擴(kuò)容

擴(kuò)容一般使用兩種函數(shù)，reserve與resize。reserve主要為開空間，而resize在開空間的同時(shí)還會(huì)進(jìn)行初始化。

string s1("hello world");
cout << s1.capacity() << endl;
s1.reserve(100);
cout << s1.capacity() << endl;

打印的結(jié)果是：

通過打印我們發(fā)現(xiàn)，reserve擴(kuò)展的空間是在原有字符串大小基礎(chǔ)上擴(kuò)展的，而不是在原有容量的基礎(chǔ)上。

string s1("hello world");
s1.resize(100,'x');

我們可以通過調(diào)試來觀察這段代碼的效果：

我們發(fā)現(xiàn)hello world并沒有被覆蓋，最大空間變成了111和reserve一樣。但是，x只有89個(gè)，一共增加了100-11個(gè)x，但是在hello world后面增加了100個(gè)空間。

如果我們開辟的空間小于字符串本身呢？s1.resize(5)表示的是只保留前五個(gè)字符大小。

6.string類中operator[]重載

（1）舉例

我們可以使用s1[i]來進(jìn)行字符的讀或者寫的操作。

     string s1("hello world");
	for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		cout << s1[i] << " ";//s1[i]進(jìn)行讀操作
		s1[i] += 1;
	}
	cout << endl;
	for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		cout << s1[i] << " ";//s1[i]進(jìn)行寫操作
	}

（2）底層實(shí)現(xiàn)

char& operator[](size_t pos)
{
      return _str[pos];//返回pos位置所在的字符
}

注意，這里使用引用返回不是為了減少拷貝，這里是為了修改返回對(duì)象。

at也是和operator[]一樣，但是檢測越界的方法不同，operator[]使用斷言，at直接拋異常。

7.string類與迭代器

（1）舉例

在剛開始使用迭代器時(shí)，我們可以把它想象成一個(gè)指針類型。

    string s1("hello world");
	string::iterator it = s1.begin();
	while (it != s1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

其中it就是一個(gè)迭代器類型的變量，由于函數(shù)iterator在類內(nèi)，因此在使用時(shí)需要首先指明類域。

我們?nèi)匀皇褂媒庖貌僮鞣麃磉M(jìn)行類似解引用的操作。我們同樣也可以通過*來對(duì)字符串的內(nèi)容進(jìn)行修改，對(duì)這段代碼打印的結(jié)果是：

（2）反向迭代器

反向迭代器使用函數(shù)reverse_iterator

    string s1("hello world");
	string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();
	while (rit != s1.rend())
	{
		cout << *rit;
		++rit;
	}

打印的結(jié)果是剛好反過來的：

注意：我們定義反向迭代器rit之后，在進(jìn)行遍歷時(shí)雖然是從后向前遍歷，但是仍需要對(duì)rit進(jìn)行++操作。

（3）使用迭代的意義

迭代的意義主要體現(xiàn)在和[]進(jìn)行對(duì)比，有人可能認(rèn)為既然可以用下標(biāo)直接引用，為什么還要使用迭代器呢？

這是因?yàn)閷?duì)于string來說，下標(biāo)和[]就足夠好用，可以不使用迭代器，但是對(duì)于其他容器，比如list map/set等不支持下標(biāo)加[]遍歷，比如對(duì)于鏈表來說，由于物理內(nèi)存不連續(xù)所以不能使用下標(biāo)來進(jìn)行遍歷。

除了普通迭代器之外，還有const修飾的迭代器等等。后面會(huì)詳細(xì)說明的。

（4）補(bǔ)充：語法糖實(shí)現(xiàn)遍歷

除了使用迭代器遍歷之外，我們還可以使用語法糖來進(jìn)行遍歷操作：

    string s1("hello world");
	for (auto& e : s1)
	{
		cout << e << " ";
	}

范圍for會(huì)把s1中的每一個(gè)字符取出來賦值給e（使用引用則為它本身），自動(dòng)往后迭代，自動(dòng)判斷結(jié)束。

8.string類對(duì)象的增刪操作

push back：在字符串后尾插字符c

append：在字符串后追加一個(gè)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+nops：從字符串pos位置開始往后找字符c，返回該字符再字符串中的位置。

rfind：從字符串中pos位置開始往前找字符c，返回該字符再字符串中的位置。

substr：在str中從pos位置開始，截取n個(gè)字符，然后將其返回。

（1）增刪

    string s1("hello world");
	s1.push_back('a');//在末尾插入字符a
	cout << s1 << endl;
	s1.append("bcd");//在末尾插入字符串bcd
	cout << s1 << endl;
	s1 += 'e';//在末尾插入字符e
	cout << s1 << endl;
	s1 += "hello linux";//在末尾插入字符串hello linux
	cout << s1 << endl;

注意：推薦直接使用操作符重載進(jìn)行增刪操作。

（2）查與匹配

下面是一段字符串截取的代碼，截取后綴.txt：

    string file("test.txt");
	size_t pos = file.find('.');//返回第一次匹配'.'的位置
	if (pos != string::npos)
	{
		string suffix = file.substr(pos, file.size() - pos);//將.之后的內(nèi)容賦值給suffix
		cout << suffix << endl;
	}

find會(huì)返回第一次出現(xiàn)匹配的位置，如果匹配失敗會(huì)返回nops（無符號(hào)-1，表示一個(gè)極大的數(shù)）。

substr是字符串截取函數(shù)，意思是截取pos位置與file.size()-pos位置的字符串。

同上，我們也可以使用rfind進(jìn)行倒著查找。

這里再舉一個(gè)截取網(wǎng)址的例子：

我們都知道網(wǎng)址分為三部分：協(xié)議，域名與網(wǎng)絡(luò)路徑。下面使用find與substr來進(jìn)行截取操作。

    string url("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");
	size_t pos1 = url.find(':');
	string protocol = url.substr(0, pos1 - 0);
	cout << protocol << endl;
	size_t pos2 = url.find('/', pos1 + 3);//從pos+3的位置開始找
	string domain = url.substr(pos1 + 3, pos2 - (pos1 + 3));
	cout << domain << endl;
	string uri = url.substr(pos2 + 1);//沒指定結(jié)尾位置，默認(rèn)為整個(gè)后面內(nèi)容
	cout << uri << endl;

打印的結(jié)果為：

9.string類中自定義插入與刪除（效率低，不建議使用）

使用insert與erase兩函數(shù)進(jìn)行操作：

    string s("hello world");
	s.insert(0, 1, 'x');//在0位置插入一個(gè)1
	s.insert(s.begin(), 'y');//在頭處插入一個(gè)y
	s.insert(0, "test");//在頭處插入test
	s.insert(4, "&&");//在第四個(gè)位置插入特殊符號(hào)
	s.erase(0, 1);//刪除頭處第一個(gè)字符
	s.erase(s.size() - 1, 1);//尾刪一個(gè)字符
	cout << s << endl;

打印的結(jié)果為：

在使用erase時(shí)，如果不給值的話，會(huì)繼續(xù)刪完。

盡量少使用頭部和中間的刪除，因?yàn)橐矂?dòng)數(shù)據(jù)，效率較低。

10.string類字符串的比較

和C語言中strcmp一樣，string類也有對(duì)字符串的比較，不過是通過運(yùn)算符重載。

    string s1("hello world");
	string s2("string");
	cout << (s1 < s2) << endl;
	cout << ("hhh" > s2) << endl;

注意我們可以使用兩種方式來說進(jìn)行字符串比較，一種是s1<s2，另一種是直接進(jìn)行比較。

與strcmp原理一樣，會(huì)從兩個(gè)字符串起始位置開始比較，如果為真則返回1，如果為假返回0。

11.string類字符串的轉(zhuǎn)換

我們使用stoi（string to int）來將字符串轉(zhuǎn)為整型，使用to_string來將其他類型轉(zhuǎn)換為字符串。

    int val = stoi("1234");
	string str = to_string(3.14);

我們可以通過調(diào)試來觀察轉(zhuǎn)換是否成功：

可見，轉(zhuǎn)換很成功。

12.總結(jié)

string類是表示字符串的字符串類，在使用string類時(shí)必須包含頭文件，并開放std空間，在OJ中有關(guān)字符串的題目基本以string類的形式出現(xiàn)，而且在常規(guī)工作中，為了簡單、方便、快捷，基本都會(huì)使用string類，很少有人去使用C庫中的字符串操作函數(shù)。

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!    

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