C++：STL初阶和string类

模板的基本概念

        模板是C++发展历程中浓墨重彩的一笔，它是C++区别于其他变成语言的核心支柱之一，它使得成为C++被世界各地的程序员认可的优秀编程语言。STL是C++中的标准模板库，其核心六大组件分别为：容器、迭代器、算法、仿函数、适配器、空间配置器。今天我只讲解一下迭代器相关的概念及其用法。

迭代器（iterator）

        迭代器是一种近似于指针的组件，不同的平台和不同的模板之间可能会有差别，但都可以近似看作指针。迭代器实际上是C++封装特性的一种体现形式，因为迭代器屏蔽了底层实现细节，无论原本是什么数据结构，它都提供了一种统一类似访问容器的方式，不需要关心底层结构和实现细节。所以说迭代器是一种非常方便的工具，在后面的string类的学习中我们也会使用到它。

        begin是返回开始位置的迭代器，end是最后一个有效字符的下一个位置的迭代器，也就是‘\0’的位置，同理也有反向迭代器，可以反向遍历，对应rbegin和rend。

        说到迭代器就不得不说到string类和STL中一个非常方便的遍历语法’范围for‘,大致语法如下，其中s代表的是原对象，ch代表的是暂存字符的对象，范围for是一个非常方便的语法，它可以自动赋值，自动迭代，自动判断结束，它的底层也是迭代器。auto这个关键字在C++中代表自动推导，它可以自动推导变量的类型。主要应用场景是用于替换过长的类型名以及范围for中使用，可代价是牺牲了代码的可读性，需要谨慎使用

for(auto ch : s)
{
    ...
}

string类

        string类是用于管理字符串的类，它可以直接用string（...）的形式进行初始化，也可以直接用cout << ... 的形式，因为string重载了流插入和流提取。

string类的常见接口

1、size/length：获取字符串长度，两者几乎没有区别，只是size更加规范化，length是早期遗留的接口，因为length不好表示除链式结构外的其他数据结构，所以一般统一用size来表示更加规范。

2、capacity：获取容量，关于初始容量和扩容规格，不同的编译器会进行不同的处理，在VS里，string类的初始容量有两个，分别是16和32，主要看初始化时的字符串大小，除此之外，超出32的初始化或插入编译器会按每次1.5倍的倍数扩容。

3、reserve：将容量调整到某个值，写法是reserve（size_t n），不过如果要调整的容量小于原本容器中所存的字符串的长度，编译器一般不会进行缩容，要缩最多也就缩到size的大小。

4、clear：清理容器中的数据但不清理容量。

5、push_back、append、+=：三个接口都是尾插，不同的是push_back是尾插一个字符，append是尾插一个字符串，+=是最方便的尾插字符的方式，它可以尾插任意数量的字符，虽然底层实现仍然是push_back和append，但是在实际写代码中+=是写起来最方便，可读性也最高的写法，故一般推荐用+=。

6、insert/erase：insert是在某位置之前插入字符串，erase是从n位置开始删除m个字符，具体写法是insert(size_t pos, size_t n, char* ch)，erase(size_t pos, size_t n = npos)，其中这个默认的缺省值npos我们下面再讲，但是这两个接口建议谨慎使用，因为它们都要挪动字符，不可避免的会产生效率问题。

7、npos：npos并不是一个接口，而是string里定义的一个静态常量，它的值是npos = -1，即表示整型的最大值，作为缺省值出现时，它一般是告诉编译器，如果没有给参数，就判定为size，即字符串的最大值，如果给的参数大于size，也是判定为size，不会越界。

8、replace：用于替换字符，既可以将少的替换成多的，也可以把多的替换成少的，编译器会自动调整字符位置和容量大小，但是同样谨慎使用，因为也需要挪动字符。

9、operate[ ]：string还重载了方括号，这意味着它可以将string类的对象像数组一样使用，只要给出下标就可以对字符进行修改。

10、find系列：find，从pos位置起查找某个字符或字符串，默认从头开始；rfind倒着查找，find_first_of，将原字符串中的所有字符都与给出的某些字符进行别对，只要于给出的字符中任意一个匹配就返回下标；find_last_of，与上述同理，倒着查找；find_first_not_of，与上述同理，不过是返回不匹配字符位置的下标；find_last_not_of，与上述同理，倒着查找。

11、substr：将字符串从pos开始的len个字符构建为一个字串进行返回，如果没给len则缺省值为npos。

12、getline：在命令行输入中遇到换行符才终止，因为C++的io流默认遇到空格或换行符就停止读取，所以如果想要输入带空格的字符串时需要使用getline才能正常输入，除此之外getline也支持自己定义终止符，只有读取到终止符时才停止。

        string类由于其在STL出现之前就已经被编写出来了，导致其在设计上其实有很多的冗余，很多接口过于复杂，实际也不常用， 所以我们只需要认识其中的常用接口就行了

总结

         模板赋予了 C++ 无与伦比的表达力与泛型能力，让"一次编写，多处复用"从口号变为现实。正是在模板的土壤之上，STL六大组件才得以生长——迭代器屏蔽底层差异，提供统一的遍历方式；string 虽是模板的"前辈"，在 STL 之前就已问世，却同样受益于模板思想，用一套丰富的接口为字符串管理提供了完整方案。理解模板不仅仅是在学一个语法特性，更是在理解 C++对于抽象、复用与效率的底层哲学。掌握迭代器的统一访问思维，熟练运用 string常用接口，同时保持对性能敏感操作的警觉——这三者合在一起，是每一个 C++ 初学者走向进阶的必经之路。