STL-string类

目录

1. string类介绍

2. string类的常用接口说明

1. string类对象的常见构造

2. string类对象的容量操作

3. string类对象的访问及遍历操作

4. string类对象的修改操作

5. string类非成员函数

3. vs和g++下string结构的说明

vs下string的结构

g++下string的结构

4. sring类基本的实现


1. string类介绍

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_string string;

4. 不能操作多字节或者变长字符的序列。

注意:

在使用string类时,必须包含#include头文件以及using namespace std;


2. string类的常用接口说明

1. string类对象的常见构造

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类对象中包含n个字符c
string(const string&s)拷贝构造函数

2. string类对象的容量操作

size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为字符串预留空间
resize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:

1. 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()。

2. clear()只是将string中有效字符清空,不改变底层空间大小

3. 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

4. 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

3. string类对象的访问及遍历操作

operator[]返回pos位置的字符,const string类对象调用
begin + endbegin获取第一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器
rbegin + rendrbegin获取最后一个字符的迭代器 + rend获取第一个字符前一个位置的迭代器
范围forC++11支持更简洁的范围for的新遍历方式

4. string类对象的修改操作

push_buck

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返回C格式字符串
find + npos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

5. string类非成员函数

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
swap交换
relational operator大小比较

3. vs和g++下string结构的说明

在32位平台下

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(buff)来存放

当字符串长度大于等于16时,从堆上开辟空间

其次:还有一个size_t字段保存字符串长度(size),一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量(capacity)

最后:还有一个指针做一些其他事情(char*)。

16+4+4+4 = 28

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:

1.空间总大小(capacity)

2.字符串有效长度(size)

3.引用计数(reference)

4.指向堆空间的指针,用来存储字符串 (char*)

当字符串需要拷贝时,其实是两个指针指向同一块堆空间,引用计数加一,浅拷贝

当拷贝的字符串需要写操作时,再深拷贝,写时拷贝


4. sring类基本的实现

string.h

#pragma once

#include<iostream>
#include<assert.h>

using namespace std;

namespace kele
{
    class string
    {
    public:
        typedef char* iterator;
        typedef const char* const_iterator;

        iterator begin()
        {
            return _str;
        }

        iterator end()
        {
            return _str + _size;
        }

        const_iterator begin() const
        {
            return _str;
        }

        const_iterator end() const
        {
            return _str + _size;
        }

        string(const char* str = "")//构造
            :_size(strlen(str))
        {
            _capacity = _size == 0 ? 3 : _size;
            _str = new char[_capacity + 1];
            strcpy(_str, str);
        }

        string(const string& str)//拷贝构造
            :_size(str._size),
            _capacity(str._capacity)
        {
            _str = new char[_size + 1];
            strcpy(_str, str._str);
        }

        //string& operator=(const string& str)
        //{
        //    _size = str._size;
        //    if (_capacity < str._capacity)
        //    {
        //        _capacity = str._capacity;
        //        char* temp = (char*)realloc(_str, _capacity + 1);
        //        if (temp == nullptr)
        //        {
        //            perror("relloc fail");
        //            exit(-1);
        //        }
        //        _str = temp;
        //    }
        //    strcpy(_str, str._str);
        //    //memcpy(_str, str._str, _size + 1);
        //    return *this;
        //}

        string& operator=(const string& str)//赋值重载
        {
            if (this != &str)
            {
                delete[] _str;
                _str = new char[str._capacity + 1];
                _size = str._size;
                _capacity = str._capacity;
                strcpy(_str, str._str);
                return *this;
            }
        }

        char& operator[](size_t x)
        {
            return _str[x];
        }

        const char& operator[](size_t x) const
        {
            return _str[x];
        }

        ~string()
        {
            delete[] _str;
            _size = _capacity = 0;
        }

        size_t size() const
        {
            return _size;
        }

        size_t capacity() const
        {
            return _capacity;
        }

        bool empty() const
        {
            return _size == 0;
        }

        const char* c_str() const
        {
            return _str;
        }

        void clear()
        {
            _str[0] = '\0';
            _size = _capacity = 0;
        }

        void resize(size_t n, char ch)
        {
            if (n > _size)
            {
                if (n > _capacity)
                {
                    reserve(n);
                }
                memset(_str + _size, ch, n - _size);
            }
            _size = n;
            _str[_size] = '\0';
        }

        void reserve(size_t n = 0)
        {
            if (n > _capacity)
            {
                char* tmp = new char[n + 1];
                strcpy(tmp, _str);
                delete[] _str;
                _str = tmp;
                _capacity = n;
            }     
        }

        void push_back(const char ch)
        {
            if (_size + 1 > _capacity)
            {
                reserve(_capacity * 2);
            }
            _str[_size++] = ch;
            _str[_size] = '\0';
        }

        string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) const
        {
            assert(pos <= _size);

            string ret;
            size_t size = len >= _size - pos ? _size - pos : len;
            ret.reserve(size);
            while (size--)
            {
                ret += _str[pos++];
            }
            return ret;
        }

        string& append(const char* s)
        {
            size_t n = strlen(s);
            if (_size + n > _capacity)
            {
                reserve(_capacity + n);
            }
            strcpy(_str + _size, s);
            _size += n;
            return *this;
        }

        string& append(const string s)
        {
            size_t n = s.size();
            if (_size + n > _capacity)
            {
                reserve(_capacity + n);
            }
            strcpy(_str + _size, s._str);
            _size += n;
            return *this;
        }

        string& operator+=(const char ch)
        {
            if (_size + 1 > _capacity)
            {
                reserve(_capacity * 2);
            }
            _str[_size++] = ch;
            _str[_size] = '\0';
            return *this;
        }

        string& operator+=(const char* s)
        {
            size_t n = strlen(s);
            if (_size + n > _capacity)
            {
                reserve(_capacity + n);
            }
            strcpy(_str + _size, s);
            _size += n;
            return *this;
        }

        string& operator+=(const string s)
        {
            size_t n = s.size();
            if (_size + n > _capacity)
            {
                reserve(_capacity + n);
            }
            strcpy(_str + _size, s._str);
            _size += n;
            return *this;
        }

        string& insert(size_t pos, const char ch)
        {
            assert(pos <= _size);

            if (_size + 1 > _capacity)
            {
                reserve(_capacity * 2);
            }
            size_t cur = _size + 1;
            while (cur > pos)//cur - 1 >= pos 
            {
                _str[cur] = _str[cur - 1];
                cur--;
            }
            _str[pos] = ch;
            ++_size;
            return *this;
        }

        string& insert(size_t pos, const char* s)
        {
            assert(pos <= _size);

            size_t n = strlen(s);
            if (_size + n > _capacity)
            {
                reserve(_capacity + n);
            }
            size_t cur = _size + n;
            while (cur - n + 1 > pos)//cur - n >= pos 当pos为0时会出错
            {
                _str[cur] = _str[cur - n];
                cur--;
            }
            for (int i = 0 ; i < n; i++)
            {
                _str[pos + i] = s[i];
            }
            _size += n;
            return *this;
        }

        string& insert(size_t pos, const string s)
        {
            assert(pos <= _size);

            size_t n = s.size();
            if (_size + n > _capacity)
            {
                reserve(_capacity + n);
            }
            size_t cur = _size + n;
            while (cur - n + 1 > pos)//cur - n >= pos 当pos为0时会出错
            {
                _str[cur] = _str[cur - n];
                cur--;
            }
            for (int i = 0; i < n; i++)
            {
                _str[pos + i] = s[i];
            }
            _size += n;
            return *this;
        }

        string& erase(size_t pos, size_t len = npos)
        {
            assert(pos <= _size);

            if (len >= (_size - pos))
            {
                _str[pos] = '\0';
                _size = pos;
            }
            else
            {
                size_t cur = pos;
                while ((cur + len) <= _size)
                {
                    _str[cur] = _str[cur + len];
                    ++cur;
                }
                _size -= len;
            }
            return *this;
        }


        size_t find(char ch, size_t pos = 0) const
        {
            assert(pos <= _size);

            for (size_t i = pos; i < _size; ++i)
            {
                if (_str[i] == ch)
                {
                    return i;
                }
            }
            return npos;
        }

        size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const
        {
            assert(pos <= _size);

            const char* p = strstr(_str + pos, s);
            if (p == nullptr)
            {
                return npos;
            }

            return p - _str;
        }

        size_t find(const string& s, size_t pos = 0) const
        {
            assert(pos <= _size);

            const char* p = strstr(_str + pos, s._str);
            if (p == nullptr)
            {
                return npos;
            }

            return p - _str;
        }

        void swap(string& s)
        {
            std::swap(_str, s._str);
            std::swap(_size, s._size);
            std::swap(_capacity, s._capacity);
        }


        bool operator<(const string s) const
        {
            return strcmp(_str, s._str) < 0;
        }

        bool operator==(const string s) const
        {
            return strcmp(_str, s._str) == 0;
        }

        bool operator>(const string s) const
        {
            return !(*this < s || *this == s);
        }

        bool operator>=(const string s) const
        {
            return !(*this < s);
        }

        bool operator<=(const string s) const
        {
            return *this < s || *this == s;
        }

        bool operator!=(const string s) const
        {
            return !(*this == s);
        }



    private:
        char* _str;
        size_t _size;
        size_t _capacity;

        static const size_t npos;
    };

    const size_t string::npos = -1;

    void swap(string& x, string& y)
    {
        x.swap(y);
    }

    ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
    {
        for (auto ch : s)
        {
            out << ch;
        }
        return out;
    }

    istream& operator>>(istream& in, string& s)
    {
        s.clear();

        //char ch = in.get();
        //while (ch != ' ' && ch != '\n')
        //{
        //    s += ch;
        //    ch = in.get();
        //}

        char buff[128];
        size_t i = 0;
        char ch = in.get();
        while (ch != ' ' && ch != '\n')
        {
            buff[i++] = ch;
            ch = in.get();
            if (i == 127)
            {
                buff[127] = '\0';
                s += buff;
                i = 0;
            }
        }

        if (i != 0)
        {
            buff[i] = '\0';
            s += buff;
        }

        return in;
    }

    istream& getline(istream& in, string& s, char delim = '\n')
    {
        s.clear();

        char buff[128];
        size_t i = 0;
        char ch = in.get();
        while (ch != delim)
        {
            buff[i++] = ch;
            ch = in.get();
            if (i == 127)
            {
                buff[127] = '\0';
                s += buff;
                i = 0;
            }
        }

        if (i != 0)
        {
            buff[i] = '\0';
            s += buff;
        }

        return in;
    }

}

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