STL初階

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。

2. STL的版本

原始版本
Alexander Stepanov、Meng Lee 在惠普實(shí)驗(yàn)室完成的原始版本，本著開源精神，他們聲明允許任何人任意運(yùn)用、拷貝、修改、傳播、商業(yè)使用這些代碼，無需付費(fèi)。唯一的條件就是也需要向原始版本一樣做開源使 用。 HP版本–所有STL實(shí)現(xiàn)版本的始祖。
P. J. 版本
由P. J. Plauger開發(fā)，繼承自HP版本，被Windows VisualC++采用，不能公開或修改，缺陷：可讀性比較低， 符號命名比較怪異。
RW版本
由Rouge Wage公司開發(fā)，繼承自HP版本，被C+ +Builder 采用，不能公開或修改，可讀性一般。
SGI版本
由Silicon Graphics Computer Systems，Inc公司開發(fā)，繼承自HP版 本。被GCC(Linux)采用，可移植性好， 可公開、修改甚至販賣，從命名風(fēng)格和編程風(fēng)格上看，閱讀性非常高。在學(xué)習(xí)STL的過程中，要閱讀部分源代碼， 主要參考的就是這個(gè)版本。

3. STL的六大組件

String類

1. 為什么學(xué)習(xí)string類？

1.1 C語言中的字符串

C語言中，字符串是以’\0’結(jié)尾的一些字符的集合，為了操作方便，C標(biāo)準(zhǔn)庫中提供了一些str系列的庫函數(shù)，但是這些庫函數(shù)與字符串是分離開的，不太符合OOP的思想，而且底層空間需要用戶自己管理，稍不留神可能還會(huì)越界訪問。


但是ASCII碼值只適用于英文，對于中文漢字來說無法實(shí)現(xiàn)，這時(shí)候就出現(xiàn)了Unicode編碼(萬國碼)

2. 標(biāo)準(zhǔn)庫中的string類(string類的用法)

2.1 string類(了解)

string類的文檔介紹

1. 字符串是表示字符序列的類
2. 標(biāo)準(zhǔn)的字符串類提供了對此類對象的支持，其接口類似于標(biāo)準(zhǔn)字符容器的接口，但添加了專門用于操作單字節(jié)字符字符串的設(shè)計(jì)特性。
3. string類是使用char(即作為它的字符類型，使用它的默認(rèn)char_traits和分配器類型(關(guān)于模板的更多信 息，請參閱basic_string)。
4. string類是basic_string模板類的一個(gè)實(shí)例，它使用char來實(shí)例化basic_string模板類，并用char_traits和allocator作為basic_string的默認(rèn)參數(shù)(根于更多的模板信息請參考basic_string)。
5. 注意，這個(gè)類獨(dú)立于所使用的編碼來處理字節(jié):如果用來處理多字節(jié)或變長字符(如UTF-8)的序列，這個(gè) 類的所有成員(如長度或大小)以及它的迭代器，將仍然按照字節(jié)(而不是實(shí)際編碼的字符)來操作。

總結(jié)：

1. string是表示字符串的字符串類
2. 該類的接口與常規(guī)容器的接口基本相同，再添加了一些專門用來操作string的常規(guī)操作。
3. string在底層實(shí)際是：basic_string模板類的別名，typedef basic_string <char, char_traits, allocator> string;
4. 不能操作多字節(jié)或者變長字符的序列。
   在使用string類時(shí)，必須包含#include頭文件以及using namespace std;

2.2 string類的常用接口說明

1. string類對象的常見構(gòu)造

2. string類對象的容量操作

這邊順便提一嘴，為啥會(huì)有兩個(gè)一樣的接口來返回字符串的有效長度呢？
一開始string類中只有l(wèi)ength接口，表示字符串的長度 后面出現(xiàn)STL庫，為了使其與STL庫中接口一致增加了size接口

注意：

1. size()與length()方法底層實(shí)現(xiàn)原理完全相同，引入size()的原因是為了與其他容器的接口保持一致，一般情況下基本都是用size()。
2. clear()只是將string中有效字符清空，不改變底層空間大小。
3. resize(size_t n) 與 resize(size_t n, char c)都是將字符串中有效字符個(gè)數(shù)改變到n個(gè)，不同的是當(dāng)字符個(gè)數(shù)增多時(shí)：resize(n)用0來填充多出的元素空間，resize(size_t n, char c)用字符c來填充多出的 元素空間。注意：resize在改變元素個(gè)數(shù)時(shí)，如果是將元素個(gè)數(shù)增多，可能會(huì)改變底層容量的大小，如果是將元素個(gè)數(shù)減少，底層空間總大小不變。
4. reserve(size_t res_arg=0)：為string預(yù)留空間，不改變有效元素個(gè)數(shù)，當(dāng)reserve的參數(shù)小于string的底層空間總大小時(shí)，reserver不會(huì)改變?nèi)萘看笮　?/li>

3. string類對象的訪問及遍歷操作

2.3 string類的使用形式

string類±讀取

string類遍歷

迭代器的使用形式

capacity的使用

擴(kuò)size(resize) / 擴(kuò)capacity(recapacity)

眾所周知，擴(kuò)容是有代價(jià)的，尤其是異地?cái)U(kuò)容，需要釋放前空間，再開辟新空間
但是，當(dāng)我們知道自己所需要的空間大小可不可以一次性開辟好呢？

尾插

任意位置插入/刪除string(不推薦)

賦值assign / 替換replace(不推薦)

c_str

主要是為了C++兼容C語言的接口使用

substr

運(yùn)算符重載

3. 習(xí)題

3.1 反轉(zhuǎn)字符串

3.2 字符串相加

不停的頭插，挪動(dòng)的數(shù)據(jù)越來越多，時(shí)間復(fù)雜度O(N²),所以推薦尾插并逆置

3.3 字符串中第一個(gè)唯一字符

3.4 字符串最后單詞長度

4. vs和g++下string結(jié)構(gòu)的說明

注意：下述結(jié)構(gòu)是在32位平臺下進(jìn)行驗(yàn)證，32位平臺下指針占4個(gè)字節(jié)。

vs下string的結(jié)構(gòu)

string總共占28個(gè)字節(jié)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜一點(diǎn)，先是有一個(gè)聯(lián)合體，聯(lián)合體用來定義string中字符串的存儲(chǔ)空間：
當(dāng)字符串長度小于16時(shí)，使用內(nèi)部固定的字符數(shù)組來存放
當(dāng)字符串長度大于等于16時(shí)，從堆上開辟空間

union _Bxty
{ // storage for small buffer or pointer to larger one
 value_type _Buf[_BUF_SIZE];
 pointer _Ptr;
 char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing
} _Bx;

這種設(shè)計(jì)也是有一定道理的，大多數(shù)情況下字符串的長度都小于16，那string對象創(chuàng)建好之后，內(nèi)
部已經(jīng)有了16個(gè)字符數(shù)組的固定空間，不需要通過堆創(chuàng)建，效率高。
其次：還有一個(gè)size_t字段保存字符串長度，一個(gè)size_t字段保存從堆上開辟空間總的容量
最后：還有一個(gè)指針做一些其他事情。
故總共占16+4+4+4=28個(gè)字節(jié)。

VS下使用的策略其實(shí)就是以空間換時(shí)間，當(dāng)長度<16的時(shí)候存儲(chǔ)在buff當(dāng)中 當(dāng)長度>=16時(shí)存儲(chǔ)在_ptr所指向的空間當(dāng)中

g++下string的結(jié)構(gòu)

G++下，string是通過寫時(shí)拷貝實(shí)現(xiàn)的，string對象總共占4個(gè)字節(jié)，內(nèi)部只包含了一個(gè)指針，該指針將來指向一塊堆空間，內(nèi)部包含了如下字段：
空間總大小
字符串有效長度
引用計(jì)數(shù)

struct _Rep_base
{
 size_type _M_length;
 size_type _M_capacity;
 _Atomic_word _M_refcount;
};

指向堆空間的指針，用來存儲(chǔ)字符串
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-403129.html

到了這里，關(guān)于【C++初階】8. STL初階 + String類的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！