遇见C++|【C++】STL（string类）开发语言|c++

这是接触STL的第一篇博客，让我们以string为始，走入SLT的世界吧！

文章目录

1.何为STL
- 1.1 STL版本
- 1.2 STL组成
- 1.3 STL的一些吐槽
2.String
- 2.1 编码格式
- 2.2 构造函数(constructor)
- 2.3 析构函数(destructor)
- 2.4 遍历string对象
- 2.5 operator[]和at（Element access）
- 2.6 正向和反向迭代器Iterators
- 2.7长度和容量操作Capacity
- - 2.7.1 size和length
  - 2.7.2 resize和reserve
- 2.8修改内容（Modifiers）
- - 2.8.1 尾插
  - 2.8.2 中间插入
  - 2.8.3 删除
  - 2.8.4 替换
  - 2.8.5 交换
- 2.9字符串操作（String operations）
- - 2.9.1 c_str
  - 2.9.2 find
- 2.10 很多操作符重载
3.等待补充……

1.何为STL STL是C++标准库的重要组成部分，其作用是为绝大多数数据结构提供轮子，是一个包罗了数据结构和算法的软件框架。
在之前C语言的数据结构专栏中，顺序表、链表等等都是需要我们自己造轮子来实现。但在C++中，有STL就好比站在了巨人的肩膀上，可以走的更远。当我们需要使用这些内容时，无需自己重新造轮子，从而大大提高了开发效率。
1.1 STL版本这里我直接贴一个C语言中文网的链接【点我】
里面详细介绍了STL发展历程中出现的几个版本，其中SGI因为被Linux的GCC所使用，可移植性高。之后的博客主要是学习SGI STL版本。

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1.2 STL组成同样是C语言中文网的资料【链接】，我将它整理为了下面这个思维导图

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在面试中，STL的内容也是HR经常考察的。所以我们一定要认真学习这一部分的知识点！
1.3 STL的一些吐槽如果你去Cplusplus网站上看过STL库的接口，你就会发现STL库的设计有些复杂。有很多地方都考虑的过于细致，导致函数接口非常多，想要全记住这些接口是有些困难的

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当然，这也是我自己太菜了的缘故。或许以后用的多了，这些就理所应当的记住了吧。
同时，因为STL使用了模板，所以当你多次使用STL时（比如vector容器）就容易出现代码冗余

好啦，不bb这些没用的了，还是直接进入正题string类吧！

2.String

参考cplusplus的标准文档：string

string类是表示字符串的字符串类，该类的接口和常规的容器基本相同，并添加了一些专门用于操作字符串的常规操作。使用string需要包含和

using namespace std;

这里为什么是string而没有.h呢？
其实编译器处理头文件并不会关注头文件的后缀，且C语言中已经有一个string.h了，为了避免冲突，所以使用了作为头文件

下面介绍一些常用的string类函数接口，标题中的英文和cplusplus网站中的分类对应
2.1 编码格式在Class instantiations栏目下，可以看到string有很多不同的类，这些类的主要区别在于编码方式的不同。我们主要学习的是第一个的string类

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什么是编码格式呢？在编程学习中，比较常用的便是ASCii码，除此之外，还有utf-8、utf-16等等。

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ASII码表中，英文单词、数字、各类标点符号都有它们对应的值，这样才能在只支持01二进制的电脑上显示出对应的内容。当计算机需要显示英文单词的时候，就会去查找这一个表。所以ASCII码表是漂亮国设计的。
我们知道，英文中的基础只有26个单词，算上大小写也就52个。但是我们中华文化博大精深，计算机需要显示中文的时候，一个char类型的空间已经不够。所以我们需要整出一个我们自己的编码格式，以此让计算机支持显示中文——GBK就是这样一个编码格式

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GBK使用两个字节来存储一个汉字，一些不常用的生僻字可能需要3-4个字节来存储。
用下面这个简单的函数来测试，我们可以发现，中文中谐音字的编码是相近的

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在网络上，我们打某些词汇会被替换成****，就是程序在后台实别了你的编码。同时如果想进行模糊匹配，把谐音字也屏蔽掉的话，就可以把这个词周围的编码全部屏蔽了。

同理，utf-16和utf-32为了支持别的国家的语言，就会用更长的字节来存储文字。这里不进行详解。

string类有非常多的接口，我们并不需要完全掌握所有的函数接口。只需要学会常用的接口，在遇到一些不常用的，在需要使用的时候可以去查找cplusplus的文档。
2.2 构造函数(constructor)

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下面是一些常用的string类的构造函数

构造函数	功能
string()	空的string对象（空的字符串）
string(size_t n,char c)	string类对象中包含n个字符c
string(const char*s)	利用常量字符串来构造对象
string(const string&s)	拷贝构造

除此之外，在文档中我们还可以看到更多构造函数

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除此之外，我们还可以调用赋值操作符进行构造。下面是赋值重载的3个版本，想必都能看懂，是通过对象、常量字符串和字符进行赋值操作。

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string类中也重载了流提取和流插入操作符，方便我们直接对对象进行输入输出操作。

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我们还可以选取一个范围进行构造，比如下面这个

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需要注意的是，该构造函数的第三个传参有缺省值npos

string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos);

查文档可以看到，nops其实是-1，而它的类型是无符号整型，-1就代表无符号整形的最大值。即从pos位置开始，往后取最大值的长度（实际上压根没有那么长的字符串）

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2.3 析构函数(destructor) 析构函数有个好处，就是编译器自己会进行调用，我们只需要简单了解即可。

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2.4 遍历string对象我们可以通过下面的3种方式来遍历一个string对象

void test3() { //尝试遍历一个string string s1("hello world!"); //1.重载[] //通过调用成员函数size得知长度 cout << "operator[] " << endl; for (int i = 0; i < s1.size(); i++) { cout << s1[i] << " "; } cout << endl; //2.范围for //本质上调用的是迭代器 cout << "auto " << endl; for (auto c : s1) { cout << c << " "; } cout << endl; //3.迭代器 //在很多容器中是通用的 string::iterator it = s1.begin(); //指向开头 //end指向最后一个数据的下一个位置（即'\0') cout << "string::iterator " << endl; while (it != s1.end()) { cout << *it << " "; it++; //使用方法类似指针 } cout << endl; }

可以看到这三个方式都成功打印出了s1对象的完整内容

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其中范围for编译器在操作的时候是用迭代器来实现的，这一点通过查看汇编可以看出来

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2.5 operator[]和at（Element access）上面我们用到了operator[]重载，需要了解的是，这个重载返回的是值的引用。也就是说，我们除了可以用这个方式来访问值的内容以外，还可以通过这种方式来改变string中某一个位置的值。

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const string s1("hello"); s1[0]='x'//此时调用的是const版本的重载，不可修改

at函数的使用方式和[]重载类似

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区别就是，当operator[]遇到越界情况的时候，如果相等和小于长度，都不会报错。但是当下标大于长度时，会引发未定义行为

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而at()的处理方式是，只要长度不小于string的长度，就抛出异常

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2.6 正向和反向迭代器Iterators 除了在2.2.3中使用过的正向迭代器以外，string还有一个反向迭代器rbegin

//反向迭代器 string::reverse_iterator rit = s1.rbegin(); //指向结尾字符（'\0'之前） //end指向开头数据的前一个位置 while (rit != s1.rend()) { cout << *rit << " "; rit++; //使用方法类似指针 } cout << endl;

这里需要注意的是，虽然这个迭代器是反向的，但是我们使用的时候，依旧会rit++而不是减

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注意，基本的迭代器是可读可写的。在string里面还实现了const的迭代器

const_iterator begin() const; const_reverse_iterator rbegin() const;

如果你觉得这样写太麻烦，而且容易记不住。可以让auto来自动进行推导

const string s1("hello"); auto rit = s1.rbegin();

C++11中，为了和基本的方式进行区分，新增了以c为前缀的4个迭代器。其使用和const_iterator是没有区别的。

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2.7长度和容量操作Capacity

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2.7.1 size和length
这其中size和length的功能完全相同。只是早期string设计的时候以length作为字符串的长度。在新版本中为了和其他接口比如List进行同步，又新增了一个size来表示字符串长度。

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2.7.2 resize和reserve

注意区分reserve和reverse

我们可以通过reserve对内存进行扩容操作，容量变大是因为需要内存对齐

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但在实际应用中，当字符串的容量快要写满的时候，程序会自动进行扩容，大概是1.5倍

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而resize的操作是修改string类的长度size，并同时进行扩容

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

通过调试可以发现，这里会把size修改为100，并将多余内容全部初始化为0

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我们还可以给resize进行传参，指定初始化的内容

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同时，这两个函数一般都不会对容量进行缩容

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但是resize会修改size的大小，即抛弃掉10以后的内容，但保持容量不变

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需要注意的是，在VS2019中（不同编译器可能不一样），reserve如果传参小于15，则会对容量进行缩容到15（string对象默认会开辟15个字节的capacity）

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2.8修改内容（Modifiers） string可以通过很多方式来增加、删除内容
2.8.1 尾插

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它们的基本使用如下，其中最方便的肯定是+=操作了，又清晰又简单！

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2.8.2 中间插入
string并没有提供一个头插的选项，而是提供了一个Insert，可以在任何位置进行插入

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insert函数的时间复杂度相对较高，因为在中间或者开头插入内容需要挪动数据。空间不够的时候还需要执行扩容操作，效率较低。

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2.8.3 删除
可以通过erase函数删除数据

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1：默认从0开始完全删除，可以选择从pos位置开始删除len长度的数据
2：利用迭代器删除p位置的内容
3：删除一个范围的数据，从first开始last结束

这个很容易理解，在这里就不做演示了
2.8.4 替换
这个函数使用并不频繁，其修改操作不如使用拷贝复制

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比如其中第二个函数的作用是将str对象中，从subpos位置开始的sublen长度内容复制到本对象中。
2.8.5 交换
在string类中有一个交换函数，同时，std标准库里面也有一个交换函数

s1.swap(s2); //string类 swap(s1,s2); //std标准

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string类里面的函数是交换类对象的指针
而标准库里面的swap函数需要进行深拷贝交换

所以string类里面的swap函数在处理对象的时候，比标准库里面的swap效率会高一些
2.9字符串操作（String operations） 2.9.1 c_str
这个接口的作用是返回一个字符串的指针，其主要是为了和C语言的一些函数对应，比如利用strcmp拷贝一个string对象到内置字符串char arr[]中。