1、标准库中的string
1.1、sring介绍
字符串是表示字符序列的类,标准的字符串类提供了对此类对象的支,其接口类似于标准字符容器的接口,但是添加了专门用于操作的单字节字符字符串的设计特性。
string类是使用char,即作为他的字符类型,使用他默认的char_traits和分配器类型。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。
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者变长字符(如utf-8)序列,这个类的所有成员,以及他的迭代器,将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。
1.2、string类常用的接口
1.2.1、string类对象的常见构造
string类对象常见的构造 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C-string来构造string类对象 string(size_t n,char c) string类对象包含n个字符c string(const string& s) 拷贝构造函数 #include<iostream> #include<string> int main() { string s1; // 构造空的string对象 string s2("hewllo word"); // 用C格式的字符串构造string对象 string s3(s2); //拷贝构造 return 0; }
1.2.2、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)
检测字符串释放为空串,是返回true,否则返回false
clear
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
注意:
size() 与length() 的方法底层与实现原理完全相同,引入size只是为了和其他容器的接口保持一致。
clear() 只是将string中有效字符清空,并不改变底层空间的大小。
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_arg=0):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。
1.2.3、string类对象的访问以及遍历操作
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
rbegin获取最后一个字符的迭代器,end获取最开始一个字符前一个位置的迭代器
范围for
C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式
1.2.4、string类对象的修改操作
函数名称
功能说明
push_back
在字符串后尾插字符c
append
在字符串后追加一个字符串
operator+=
在字符串后追加字符串str
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
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,这样可以节省一些时间。
1.2.5、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>>
输入运算符重载
operator<<
输出运算符重载
getline
获取一行字符串
Relational operators
大小比较
1.2.6、vs和g++下string结构对比
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 one value_type _Buf[_BUF_SIZE]; pointer _Ptr; char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing } _Bx;
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
struct _Rep_base { size_type _M_length; size_type _M_capacity; _Atomic_word _M_refcount; };
2、string类的模拟实现
标签:char,const,string,STL,----,str,capacity,size From: https://blog.csdn.net/weixin_63219391/article/details/1374657492.1、深浅拷贝
浅拷贝:也称位拷贝,编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源,最后就会导致多个对象共 享同一份资源,当一个对象销毁时就会将该资源释放掉,而此时另一些对象不知道该资源已经被释放,以为 还有效,所以当继续对资源进项操作时,就会发生发生了访问违规。
深拷贝:每个对象都有一份独立的资源,不要和其他对象共享。
2.2、写时拷贝
写时拷贝就是一种拖延症,是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。
引用计数:用来记录资源使用者的个数。在构造时,将资源的计数给成1,每增加一个对象使用该资源,就给 计数增加1,当某个对象被销毁时,先给该计数减1,然后再检查是否需要释放资源,如果计数为1,说明该 对象时资源的最后一个使用者,将该资源释放;否则就不能释放,因为还有其他对象在使用该资源。
2.3、string模拟实现代码
#pragma once #include<assert.h> #include <iostream> #include <string> using namespace std; namespace kzy { class string { friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const kzy::string& s); friend istream& operator>>(istream& _cin, kzy::string& s); public: typedef char* iterator; typedef const char* const_iterator; public: string(const char* str = "") :_size(strlen(str)) ,_capacity(_size) { _str = new char[_capacity + 1]; strcpy(_str, str); } string(const string& s) :_size(strlen(s._str)), _capacity(_size) { _str = new char[_capacity + 1]; strcpy(_str, s._str); } string& operator=(const string& s) { if (this != &s) { char *tmp = new char[s._capacity + 1]; strcpy(tmp, s._str); delete[]_str; _str = tmp; _size = s._size; _capacity = s._capacity; } return *this; } ~string() { if (_str != nullptr) { delete[] _str; _str = nullptr; _size = 0; _capacity = 0; } } // iterator iterator begin(){ return _str; } iterator end() { return _str+_size; } const_iterator begin()const { return _str; } const_iterator end() const { return _str + _size; } // modify void push_back(char c) { if (_size == _capacity) { reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2); } _str[_size] = c; ++_size; _str[_size] = '\0'; } string& operator+=(char c) { push_back(c); return *this; } void append(const char* str) { size_t len = _size + strlen(str); if (len > _capacity) { reserve(len); } strcpy(_str + _size, str); _size = len; } string& operator+=(const char* str) { append(str); return *this; } void clear() { _size = 0; _str[_size] = '\0'; } void swap(string& s) { std::swap(_str, s._str); std::swap(_capacity, s._capacity); std::swap(_size, s._size); } const char* c_str()const { return _str; } // capacity size_t size()const { return _size; } size_t capacity()const { return _capacity; } bool empty()const { return _size == 0; } void resize(size_t n, char c = '\0') { if (n < _size) { _size = n; _str[_size] = '\0'; } else { if (n > _capacity) { reserve(n); } for (size_t i = _size; i < n; ++i) { _str[i] = c; } _size = n; _str[_size] = '\0'; } } void reserve(size_t n) { if (n > _capacity) { char* tmp = new char[n + 1]; strcpy(tmp, _str); delete[]_str; _str = tmp; _capacity = n; } } // access char& operator[](size_t index) { assert(index < _size); return _str[index]; } const char& operator[](size_t index)const { assert(index < _size); return _str[index]; } //relational operators bool operator<(const string& s) { return strcmp(_str, s.c_str()) < 0; } bool operator<=(const string& s) { return *this == s || *this < s; } bool operator>(const string& s) { return !(*this <= s); } bool operator>=(const string& s) { return !(*this < s); } bool operator==(const string& s) { return strcmp(_str, s.c_str()) == 0; } bool operator!=(const string& s) { return !(*this==s); } // 返回c在string中第一次出现的位置 size_t find(char c, size_t pos = 0) const { assert(pos <= _size); for (size_t i=pos ; i < _size; i++) { if (_str[i] == c) { return i; } } return npos; } // 返回子串s在string中第一次出现的位置 size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const { assert(pos <= _size); char* p = strstr(_str+pos, s); if (p == nullptr) { return npos; } else { return p - _str; } } // 在pos位置上插入字符c/字符串str,并返回该字符的位置 string& insert(size_t pos, char c) { assert(pos <= _size); size_t end = _size+1; if (_size == _capacity) { //reserve(_capacity + 1); reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity + 1); } while (end > pos) { _str[end] = _str[end-1]; --end; } _str[pos] = c; _size++; return *this; } string& insert(size_t pos, const char* str) { assert(pos <= _size); size_t len = strlen(str); size_t end = _size+len; if (_size + len > _capacity) { reserve(_capacity + len); } while (end > pos + len-1) { _str[end] = _str[end - len]; --end; } strncpy(_str + pos, str, len); _size += len; return *this; } // 删除pos位置上的元素,并返回该元素的下一个位置 string& erase(size_t pos, size_t len=npos) { if (len >= _size - pos||len == npos) { _str[pos] = '\0'; _size = pos; } else { strcpy(_str + pos, _str + pos + len); _size -= len; } return *this; } private: char* _str; size_t _size; size_t _capacity; const static size_t npos; }; const size_t string::npos = -1; ostream& operator<<(ostream& _cout, const kzy::string& s) { for (auto ch : s) { _cout << ch; } return _cout; } istream& operator>>(istream& _cin, kzy::string& s) { char ch; ch = _cin.get(); char buff[128] = { '\0' }; size_t i = 0; while (ch != ' ' && ch != '\n') { buff[i++] = ch; if (i == 127) { s += buff; memset(buff, '\0', 128); i = 0; } ch = _cin.get(); } s += buff; return _cin; } }