【C++】- string

简单介绍STL

STL(standard template libaray-标准模板库)：是C++标准库的重要组成部分，不仅是一个可复用的组件库，而且是一个包罗数据结构与算法的软件框架。

STL为我们提供了许多常用的数据结构和算法，包括数组、链表、栈、队列、堆、集合、映射、排序、查找等等，可以帮助程序员大大提高开发效率。

STL中的容器包括序列式容器和关联式容器两种，序列式容器包括vector、deque、list、forward_list等，而关联式容器则包括set、multiset、map、multimap等。每种容器都有其特定的使用场景和优势，确保了程序员能够轻松地选择合适的容器来处理自己的数据。

在介绍STL中各种常用的容器，我认为容器这个概念可能是从C语言进阶到C++以来的一个陌生的概念：
在C++中，容器通常指一组可存储、访问和管理数据的对象集合。容器可以看作是数据结构的高级形式，可以帮助程序员更方便地组织和操作数据。

不同类型的容器提供了不同的功能和性能特点，以便适应各种应用场景。例如，序列式容器（如vector、deque、list等）提供了线性访问和插入/删除操作，而关联式容器（如set、map等）则提供了基于键值的查找和排序操作。

除了容器，STL中还提供了迭代器、函数对象、算法等其他重要组件。迭代器可以让程序员轻松地遍历容器中的元素，函数对象则可以封装函数并在需要时被调用，而算法则可以对容器中的元素进行各种操作，如查找、排序、去重等等。也就是常说的STL包含六大组件：

使用STL可以带来很多好处。首先，STL提供了现成的数据结构和算法，这使得程序员不再需要自己实现这些基础组件，节省了大量的时间和精力。这也是它比C语言更简洁的一个原因。其次，STL中的容器和算法都经过了充分测试和优化，因此它们的性能和稳定性都非常可靠。最后，STL的使用可以提高程序的可读性和可维护性，因为它提供了一种标准的、通用的方式来处理各种数据结构和算法。

string

string简介

C语言中，字符串是以’\0’结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不方便我们直接使用，而在C++中，string是一种表示字符串的类类型。它封装了一系列函数和操作符，使得字符串的操作更加方便和高效，更加方便我们使用

string常用接口

1. string类对象的常见构造

函数名称	功能
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

因为这四个函数简单易懂，所以只演示以上四个函数用法：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string s; // 创建一个空字符串对象
    std::cout << s << std::endl; // 输出空字符串： ""

	const char* cstr = "Hello";//const char* 类型的指针 cstr 指向一个以空字符结尾的字符数组 "Hello"。通过调用 std::string 的构造函数 string(const char* s)，将该字符数组转换为了 std::string 对象 s，并输出了 Hello
    std::string s(cstr); // 将字符数组转换为字符串
    std::cout << s << std::endl; // 输出：Hello

	std::string s(5, 'A'); // 创建一个包含5个重复字符'A'的字符串
    std::cout << s << std::endl; // 输出：AAAAA

	std::string original("Hello");//首先创建了一个原始的字符串对象 original，其值为 "Hello"。然后使用拷贝构造函数 string(const string& s) 创建了一个副本 copy，它与 original 包含相同的内容。最后，通过输出语句分别输出 original 和 copy 的值，可以看到它们的内容是相同的
    std::string copy(original); // 使用拷贝构造函数创建副本
    std::cout << "Original: " << original << std::endl; // 输出：Hello
    std::cout << "Copy: " << copy << std::endl; // 输出：Hello
    return 0;
}

2. string类对象的容量操作

函数名称	功能
size	返回字符串有效字符长度
lenth	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
reverse	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

示例：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string s("Hello");
    std::cout << "Length of string: " << s.size() << std::endl; // 输出：Length of string: 5
    return 0;
}

首先创建了一个 std::string 对象 s，其值为 “Hello”。然后通过调用 size() 函数获取了该字符串对象的长度，输出了 5

在string::size()函数中，返回的是size_t类型的无符号整数，来表示字符串对象中字符的数量。由于无符号整数不能为负数，因此使用该函数时需要注意不要与负数进行比较或运算

capacity()函数用于返回字符串对象分配的内存容量。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string s("Hello");
    std::cout << "Capacity of string: " << s.capacity() << std::endl;
    return 0;
}

在上面的代码中创建了一个 std::string 对象 s，其值为 “Hello”。然后通过调用 capacity() 函数获取了该字符串对象的容量，并输出了结果Capacity of string: 15

需要注意的是，字符串对象的容量可能大于其当前存储的字符数量。这是因为 std::string 类实现时通常会使用一些预留的内存空间，以便在需要时能够快速添加更多的字符，而不必频繁重新分配内存。因此，capacity() 函数返回的值可能大于 size() 或 length() 函数返回的值。

接下来是判断字符串对象是否为空的函数，

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string s1(""); // 空字符串
    std::string s2("Hello");

    if (s1.empty()) {
        std::cout << "String is empty" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "String is not empty" << std::endl;
    }

    if (s2.empty()) {
        std::cout << "String is empty" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "String is not empty" << std::endl;
    }

    return 0;
}

在上面的示例中，创建了两个 std::string 对象，分别为 s1 和 s2。s1 是一个空字符串，s2 的值为 “Hello”。通过调用 empty() 函数来判断两个字符串对象是否为空，并输出结果String is empty String is not empty

clear函数很好理解，这里不做代码演示

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string s;

    std::cout << "Before reserve: Capacity is " << s.capacity() << std::endl;

    s.reserve(20);

    std::cout << "After reserve: Capacity is " << s.capacity() << std::endl;

    return 0;
}

在代码演示中，首先创建了一个空的 std::string 对象 s。首先输出了预分配内存前的 capacity() 值，即当前字符串对象的内存容量。然后调用 reserve() 函数，将字符串对象预分配的内存大小设置为 10。最后输出预分配内存后的 capacity() 值

需要注意的是，reserve() 函数只是预分配了内存空间，并不会改变字符串对象中实际存储的字符数量。因此，在使用 reserve() 函数时，应根据预计的字符串长度来选择合适的内存空间大小，以避免过度分配导致的浪费。

此外，reserve() 函数的调用只有在预先知道字符串的最大长度时才有意义，否则可以省略该函数，让 std::string 类根据需要自动管理内存空间

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3};

    std::cout << "Before resize: ";
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    numbers.resize(5, 0);

    std::cout << "After resize: ";
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    numbers.resize(2);

    std::cout << "After resize again: ";
    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在上面的代码演示中，创建了一个 std::vector 对象 numbers，初始包含了三个整数元素 {1, 2, 3}。首先输出了改变大小前的数组内容，然后调用 resize() 函数将数组大小改为 5，并指定默认值为 0（如果需要扩展数组大小，则使用默认值填充新添加的元素）。接着输出改变大小后的数组内容。最后再次调用 resize() 函数将数组大小改为 2，并输出最终的数组内容。

需要注意的是，当在缩小数组大小时，超出新大小的元素将被删除，而且这些元素的内存空间也会被释放。因此，在进行数组大小缩小操作时，应确保不会丢失需要的数据。另外，如果在扩展数组大小时，指定了默认值，则新添加的元素将使用该默认值填充。