C++入门--STL库

1. 标准库中的string类1.1 string类(了解)string类的文档介绍在使用string类时必须包含#include头文件以及using namespace std;1.2 auto和范围forauto关键字在这里补充2个C11的小语法方便我们后面的学习。• 在早期C/C中auto的含义是使用auto修饰的变量是具有自动存储器的局部变量后来这个不重要了。C11中标准委员会变废为宝赋予了auto全新的含义即auto不再是一个存储类型指示符而是作为一个新的类型指示符来指示编译器auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。• 用auto声明指针类型时用auto和auto*没有任何区别但用auto声明引用类型时则必须加• 当在同一行声明多个变量时这些变量必须是相同的类型否则编译器将会报错因为编译器实际只对第一个类型进行推导然后用推导出来的类型定义其他变量。•auto不能作为函数的参数可以做返回值但是建议谨慎使用•auto不能直接用来声明数组#includeiostream #includestring.h using namespace std; int func1() { return 10; } // 不能做参数 void func2(auto a) { } // 可以做返回值但是建议谨慎使用 auto func3() { return 3; } int main() { int a 10; auto b a; auto c a; auto d func1(); // 编译报错:rror C3531: “e”: 类型包含“auto”的符号必须具有初始值设定项 auto e; cout typeid(b).name() endl; cout typeid(c).name() endl; cout typeid(d).name() endl; int x 10; auto y x; auto* z x; auto m x; cout typeid(x).name() endl; cout typeid(y).name() endl; cout typeid(z).name() endl; auto aa 1, bb 2; // 编译报错error C3538: 在声明符列表中“auto”必须始终推导为同一类型 auto cc 3, dd 4.0; // 编译报错error C3318: “auto []”: 数组不能具有其中包含“auto”的元素类型 auto array[] { 4, 5, 6 }; return 0; }范围for• 对于一个有范围的集合而言由程序员来说明循环的范围是多余的有时候还会容易犯错误。因此C11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ ”分为两部分第一部分是范围内用于迭代的变量第二部分则表示被迭代的范围自动迭代自动取数据自动判断结束。• 范围for可以作用到数组和容器对象上进行遍历• 范围for的底层很简单容器遍历实际就是替换为迭代器这个从汇编层也可以看到。遍历方法#includeiostream #includestring.h using namespace std; int main() { string s1; s1 hello jiao; cout s1 endl; s1[0] x; cout s1 endl; //1.下标[ ] for (size_t i 0; i s1.size(); i) { cout s1[i] ; } cout endl; cout s1 endl; //2.迭代器(所有容器都可以用) string::iterator it s1.begin(); while (it ! s1.end()) { *it 2; cout *it ; it; } cout endl; cout s1 endl; //3.字符赋值自动迭代自动判断结束 //底层迭代器 for (auto ch : s1) { ch - 2; cout ch ; } cout endl; cout s1 endl; return 0; }1.3 string类的常用接口说明注意下面我只讲解最常用的接口1. string类对象的常见构造(constructor)函数名称功能说明string() 重点构造空的string类对象即空字符串string(const char* s) 重点用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cstring(const strings) 重点拷贝构造函数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falseclear 重点清空有效字符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, charc)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_arg0)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函数名称功能说明operator[] 重点返回pos位置的字符const string类对象调用begin endbegin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 rendbegin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范围forC11支持更简洁的范围for的新遍历方式4. string类对象的修改操作函数名称功能说明push_back在字符串后尾插字符cappendappend在字符串后追加一个字符串operator (重点)在字符串后追加字符串strc_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1. 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。2. 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。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 重点输入运算符重载operator 重点输出运算符重载getline重点获取一行字符串relational operators 重点大小比较上面的几个接口大家了解一下下面的OJ题目中会有一些体现他们的使用。string类中还有一些其他的操作这里不一一列举大家在需要用到时不明白了查文档即可。#include iostream using namespace std; int main() { string line; // 不要使用cinline,因为会它遇到空格就结束了 // while(cinline) while(getline(cin, line)) { size_t pos line.rfind( ); coutline.size()-pos-1endl; } return 0; } // 64 位输出请用 printf(%lld)6. vs和g下string结构的说明注意下述结构是在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;这种设计也是有一定道理的大多数情况下字符串的长度都小于16那string对象创建好之后内部已经有了16个字符数组的固定空间不需要通过堆创建效率高。其次还有一个size_t字段保存字符串长度一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量最后还有一个指针做一些其他事情。故总共占1644428个字节。·····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; };• 指向堆空间的指针用来存储字符串。2. string类的模拟实现1. 模拟实现出现的问题2. 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。3. 深拷贝4. 写时拷贝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。补充-提醒1.容量比实际空间小1\0不算在容量capacity里2.scanf cin 遇到 和换行才停止3.安全输入用getline不可与cin混用。如果你先使用 cin 读取数字或单词紧接着使用 getline 程序可能会跳过 getline 直接结束。4.赋值前提是两个已经存在的对像 否则是拷贝构造5. 在内存中实际上是 1 个字节里面只存了 \0 。所以new char[_size 1] 多开 1 个字节用来安放那个自动跟随的 \0 。strcpy 会把源字符串包括末尾的 \0 完整地复制到你的 _str 里。