c++ string 和 stl演算法
地球人都知道 C++ 的 string 沒有 toupper ,好在這不是個大問題,因為我們有 STL 演算法:
string s("heLLo");
transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::toupper);
cout << s << endl;
transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::tolower);
cout << s << endl;
當然,我知道很多人希望的是 s.to_upper() ,但是對於一個這麼通用的 basic_string 來說,的確沒辦法把這些專有的方法放進來。如果你用 boost stringalgo ,那當然不在話下,你也就不需要讀這篇文章了。
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trim
我們還知道 string 沒有 trim ,不過自力更生也不困難,比 toupper 來的還要簡單:
string s(" hello ");
s.erase(0, s.find_first_not_of(" /n"));
cout << s << endl;
s.erase(s.find_last_not_of(' ') + 1);
cout << s << endl;
注意由於 find_first_not_of 和 find_last_not_of 都可以接受字串,這個時候它們尋找該字串中所有字元的 absence ,所以你可以一次 trim 掉多種字元。
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erase
string 本身的 erase 還是不錯的,但是隻能 erase 連續字元,如果要拿掉一個字串裡面所有的某個字元呢?用 STL 的 erase + remove_if 就可以了,注意光 remove_if 是不行的。
string s(" hello, world. say bye ");
s.erase(remove_if(s.begin(),s.end(),
bind2nd(equal_to<char>(), ' ')),
s.end());
上面的這段會拿掉所有的空格,於是得到 hello,world.saybye。
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replace
string 本身提供了 replace ,不過並不是面向字串的,譬如我們最常用的把一個 substr 換成另一個 substr 的操作,就要做一點小組合:
string s("hello, world");
string sub("ello, ");
s.replace(s.find(sub), sub.size(), "appy ");
cout << s << endl;
輸出為 happy world。注意原來的那個 substr 和替換的 substr 並不一定要一樣長。
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startwith, endwith
這兩個可真常用,不過如果你仔細看看 string 的介面,就會發現其實沒必要專門提供這兩個方法,已經有的介面可以乾得很好:
string s("hello, world");
string head("hello");
string tail("ld");
bool startwith = s.compare(0, head.size(), head) == 0;
cout << boolalpha << startwith << endl;
bool endwith = s.compare(s.size() - tail.size(), tail.size(), tail) == 0;
cout << boolalpha << endwith << endl;
當然了,沒有 s.startwith("hello") 這樣方便。
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toint, todouble, tobool...
這也是老生常談了,無論是 C 的方法還是 C++ 的方法都可以,各有特色:
string s("123");
int i = atoi(s.c_str());
cout << i << endl;
int ii;
stringstream(s) >> ii;
cout << ii << endl;
string sd("12.3");
double d = atof(sd.c_str());
cout << d << endl;
double dd;
stringstream(sd) >> dd;
cout << dd << endl;
string sb("true");
bool b;
stringstream(sb) >> boolalpha >> b;
cout << boolalpha << b << endl;
C 的方法很簡潔,而且賦值與轉換在一句裡面完成,而 C++ 的方法很通用。
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split
這可是件麻煩事,我們最希望的是這樣一個介面: s.split(vect, ',') 。用 STL 演算法來做有一定難度,我們可以從簡單的開始,如果分隔符是空格、tab 和回車之類,那麼這樣就夠了:
string s("hello world, bye.");
vector<string> vect;
vect.assign(
istream_iterator<string>(stringstream(s)),
istream_iterator<string>()
);
不過要注意,如果 s 很大,那麼會有效率上的隱憂,因為 stringstream 會 copy 一份 string 給自己用。
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concat
把一個裝有 string 的容器裡面所有的 string 連線起來,怎麼做?希望你不要說是 hand code 迴圈,這樣做不是更好?
vector<string> vect;
vect.push_back("hello");
vect.push_back(", ");
vect.push_back("world");
cout << accumulate(vect.begin(), vect.end(), string(""));
不過在效率上比較有優化餘地。
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reverse
其實我比較懷疑有什麼人需要真的去 reverse 一個 string ,不過做這件事情的確是很容易:
std::reverse(s.begin(), s.end());
上面是原地反轉的方法,如果需要反轉到別的 string 裡面,一樣簡單:
s1.assign(s.rbegin(), s.rend());
效率也相當理想。
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解析副檔名
字數多點的寫法:
std::string filename("hello.exe");
std::string::size_type pos = filename.rfind('.');
std::string ext = filename.substr(pos == std::string::npos ? filename.length() : pos + 1);
不過兩行,合併成一行呢?也不是不可以:
std::string ext = filename.substr(filename.rfind('.') == std::string::npos ? filename.length() : filename.rfind('.') + 1);
我知道,rfind 執行了兩次。不過第一,你可以希望編譯器把它優化掉,其次,副檔名一般都很短,即便多執行一次,區別應該是相當微小。
STL 演算法
distance 很多時候我們希望在一個 vector ,或者 list ,或者什麼其他東西里面,找到一個值在哪個位置,這個時候 find 幫不上忙,而有人就轉而求助手寫迴圈了,而且是原始的手寫迴圈: for ( int i = 0; i < vect.size(); ++i) if ( vect[i] == value ) break; 如果編譯器把 i 看作 for scope 的一部分,你還要把 i 的宣告拿出去。真的需要這樣麼?看看這個: int dist = distance(col.begin(), find(col.begin(), col.end(), 5)); 其中 col 可以是很多容器,list, vector, deque... 當然這是你確定 5 就在 col 裡面的情形,如果你不確定,那就加點判斷: int dist; list<int>::iterator pos = find(col.begin(), col.end(), 5); if ( pos != col.end() ) dist = distance(col.begin(), pos); 我想這還是比手寫迴圈來的好些吧。 -------------------------------------------------------------------------- max, min 這是有直接的演算法支援的,當然複雜度是 O(n),用於未排序容器,如果是排序容器...老兄,那還需要什麼演算法麼? max_element(col.begin(), col.end()); min_element(col.begin(), col.end()); 注意返回的是 iterator ,如果你關心的只是值,那麼好: *max_element(col.begin(), col.end()); *min_element(col.begin(), col.end()); max_element 和 min_element 都預設用 less 來排序,它們也都接受一個 binary predicate ,如果你足夠無聊,甚至可以把 max_element 當成 min_element 來用,或者反之: *max_element(col.begin(), col.end(), greater<int>()); // 返回最小值! *min_element(col.begin(), col.end(), greater<int>()); // 返回最大值 當然它們的本意不是這個,而是讓你能在比較特殊的情況下使用它們,例如,你要比較的是每個元素的某個成員,或者成員函式的返回值。例如: #include <iostream> #include <list> #include <algorithm> #include <string> #include <boost/bind.hpp> using namespace boost; using namespace std; struct Person { Person(const string& _name, int _age) : name(_name), age(_age) {} int age; string name; }; int main() { list<Person> col; list<Person>::iterator pos; col.push_back(Person("Tom", 10)); col.push_back(Person("Jerry", 12)); col.push_back(Person("Mickey", 9)); Person eldest = *max_element(col.begin(), col.end(), bind(&Person::age, _1) < bind(&Person::age, _2));//>=1.33 cout << eldest.name; } 輸出是 Jerry ,這裡用了 boost.bind ,原諒我不知道用 bind2nd, mem_fun 怎麼寫,我也不想知道... ------------------------------------------------------------------------- copy_if 沒錯,STL 裡面壓根沒有 copy_if ,這就是為什麼我們需要這個: template<typename InputIterator, typename OutputIterator, typename Predicate> OutputIterator copy_if( InputIterator begin, InputIterator end, OutputIterator destBegin, Predicate p) { while (begin != end) { if (p(*begin))*destBegin++ = *begin; ++begin; } return destBegin; } 把它放在自己的工具箱裡,是一個明智的選擇。 ------------------------------------------------------------------------ 慣用手法:erase(iter++) 如果你要去除一個 list 中的某些元素,那可千萬小心:(下面的程式碼是錯的!!!) #include <iostream> #include <algorithm> #include <iterator> #include <list> int main() { int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; std::list<int> lst(arr, arr + 10); for ( std::list<int>::iterator iter = lst.begin(); iter != lst.end(); ++iter) if ( *iter % 2 == 0 ) lst.erase(iter); std::copy(lst.begin(), lst.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " ")); } 當 iter 被 erase 掉的時候,它已經失效,而後面卻還會做 ++iter ,其行為無可預期!如果你不想動用 remove_if ,那麼唯一的選擇就是: #include <iostream> #include <algorithm> #include <iterator> #include <list> int main() { int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; std::list<int> lst(arr, arr + 10); for ( std::list<int>::iterator iter = lst.begin(); iter != lst.end(); ) if ( *iter % 2 == 0 ) lst.erase(iter++); else ++iter; std::copy(lst.begin(), lst.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " ")); } 但是上面的程式碼不能用於 vector, string 和 deque ,因為對於這些容器, erase 不光令 iter 失效,還令 iter 之後的所有 iterator 失效! ------------------------------------------------------------------------- erase(remove...) 慣用手法 上面的迴圈如此難寫,如此不通用,如此不容易理解,還是用 STL 演算法來的好,但是注意,光 remove_if 是沒用的,必須使用 erase(remove...) 慣用手法: #include <iostream> #include <algorithm> #include <iterator> #include <list> #include <functional> #include <boost/bind.hpp> int main() { int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}; std::list<int> lst(arr, arr + 10); lst.erase(remove_if(lst.begin(), lst.end(), boost::bind(std::modulus<int>(), _1, 2) == 0), lst.end() ); std::copy(lst.begin(), lst.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " ")); } 當然,這裡藉助了 boost.bind ,讓我們不用多寫一個沒用的 functor 。 |
簡單常識——關於stream
從檔案中讀入一行
簡單,這樣就行了:
ifstream ifs("input.txt");
char buf[1000];
ifs.getline(buf, sizeof buf);
string input(buf);
當然,這樣沒有錯,但是包含不必要的繁瑣和拷貝,況且,如果一行超過1000個字元,就必須用一個迴圈和更麻煩的緩衝管理。下面這樣豈不是更簡單?
string input;
input.reserve(1000);
ifstream ifs("input.txt");
getline(ifs, input);
不僅簡單,而且安全,因為全域性函式 getline 會幫你處理緩衝區用完之類的麻煩,如果你不希望空間分配發生的太頻繁,只需要多 reserve 一點空間。
這就是“簡單常識”的含義,很多東西已經在那裡,只是我一直沒去用。
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一次把整個檔案讀入一個 string
我希望你的答案不要是這樣:
string input;
while( !ifs.eof() )
{
string line;
getline(ifs, line);
input.append(line).append(1, '/n');
}
當然了,沒有錯,它能工作,但是下面的辦法是不是更加符合 C++ 的精神呢?
string input(
istreambuf_iterator<char>(instream.rdbuf()),
istreambuf_iterator<char>()
);
同樣,事先分配空間對於效能可能有潛在的好處:
string input;
input.reserve(10000);
input.assign(
istreambuf_iterator<char>(ifs.rdbuf()),
istreambuf_iterator<char>()
);
很簡單,不是麼?但是這些卻是我們經常忽略的事實。
補充一下,這樣幹是有問題的:
string input;
input.assign(
istream_iterator<char>(ifs),
istream_iterator<char>()
);
因為它會忽略所有的分隔符,你會得到一個純“字元”的字串。最後,如果你只是想把一個檔案的內容讀到另一個流,那沒有比這更快的了:
fstream fs("temp.txt");
cout << fs.rdbuf();
因此,如果你要手工 copy 檔案,這是最好的(如果不用作業系統的 API):
ifstream ifs("in.txt");
ofstream ofs("out.txt");
ofs << in.rdbuf();
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open 一個檔案的那些選項
ios::in Open file for reading
ios::out Open file for writing
ios::ate Initial position: end of file
ios::app Every output is appended at the end of file
ios::trunc If the file already existed it is erased
ios::binary Binary mode
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還有 ios 的那些 flag
flag effect if set ios_base::boolalpha input/output bool objects as alphabetic names (true, false). ios_base::dec input/output integer in decimal base format. ios_base::fixed output floating point values in fixed-point notation. ios_base::hex input/output integer in hexadecimal base format. ios_base::internal the output is filled at an internal point enlarging the output up to the field width. ios_base::left the output is filled at the end enlarging the output up to the field width. ios_base::oct input/output integer in octal base format. ios_base::right the output is filled at the beginning enlarging the output up to the field width. ios_base::scientific output floating-point values in scientific notation. ios_base::showbase output integer values preceded by the numeric base. ios_base::showpoint output floating-point values including always the decimal point. ios_base::showpos output non-negative numeric preceded by a plus sign (+). ios_base::skipws skip leading whitespaces on certain input operations. ios_base::unitbuf flush output after each inserting operation. ios_base::uppercase output uppercase letters replacing certain lowercase letters.
There are also defined three other constants that can be used as masks:
constant value ios_base::adjustfield left | right | internal ios_base::basefield dec | oct | hex ios_base::floatfield scientific | fixed
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用我想要的分隔符來解析一個字串,以及從流中讀取資料
這曾經是一個需要不少麻煩的話題,由於其常用而顯得尤其麻煩,但是其實 getline 可以做得不錯:
getline(cin, s, ';');
while ( s != "quit" )
{
cout << s << endl;
getline(cin, s, ';');
}
簡單吧?不過注意,由於這個時候 getline 只把 ; 作為分隔符,所以你需要用 ;quit; 來結束輸入,否則 getline 會把前後的空格和回車都讀入 s ,當然,這個問題可以在程式碼裡面解決。
同樣,對於簡單的字串解析,我們是不大需要動用什麼 Tokenizer 之類的東西了:
#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string s("hello,world, this is a sentence; and a word, end.");
stringstream ss(s);
for ( ; ; )
{
string token;
getline(ss, token, ',');
if ( ss.fail() ) break;
cout << token << endl;
}
}
輸出:
hello
world
this is a sentence; and a word
end.
很漂亮不是麼?不過這麼幹的缺陷在於,只有一個字元可以作為分隔符。
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把原本輸出到螢幕的東西輸出到檔案,不用到處去把 cout 改成 fs
#include <fstream> using namespace std; int main()
{
ofstream outf("out.txt");
streambuf *strm_buf=cout.rdbuf();
cout.rdbuf(outf.rdbuf());
cout<<"write something to file"<<endl;
cout.rdbuf(strm_buf); //recover
cout<<"display something on screen"<<endl;
system("PAUSE");
return 0;
}
輸出到螢幕的是:
display something on screen
輸出到檔案的是:
write something to file
也就是說,只要改變 ostream 的 rdbuf ,就可以重定向了,但是這招對 fstream 和 stringstream 都沒用。
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關於 istream_iterator 和 ostream_iterator
經典的 ostream_iterator 例子,就是用 copy 來輸出:
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <iterator>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> vect;
for ( int i = 1; i <= 9; ++i )
vect.push_back(i);
copy(vect.begin(), vect.end(),
ostream_iterator<int>(cout, " ")
);
cout << endl;
ostream_iterator<double> os_iter(cout, " ~ ");
*os_iter = 1.0;
os_iter++;
*os_iter = 2.0;
*os_iter = 3.0;
}
輸出:
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 ~ 2 ~ 3 ~
很明顯,ostream_iterator 的作用就是允許對 stream 做 iterator 的操作,從而讓演算法可以施加於 stream 之上,這也是 STL 的精華。與前面的“讀取檔案”相結合,我們得到了顯示一個檔案最方便的辦法:
copy(istreambuf_iterator<char>(ifs.rdbuf()),
istreambuf_iterator<char>(),
ostreambuf_iterator<char>(cout)
);
同樣,如果你用下面的語句,得到的會是沒有分隔符的輸出:
copy(istream_iterator<char>(ifs),
istream_iterator<char>(),
ostream_iterator<char>(cout)
);
那多半不是你要的結果。如果你硬是想用 istream_iterator 而不是 istreambuf_iterator 呢?還是有辦法:
copy(istream_iterator<char>(ifs >> noskipws),
istream_iterator<char>(),
ostream_iterator<char>(cout)
);
但是這樣不是推薦方法,它的效率比第一種低不少。
如果一個檔案 temp.txt 的內容是下面這樣,那麼我的這個從檔案中把資料讀入 vector 的方法應該會讓你印象深刻。
12345 234 567
89 10
程式:
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <iterator>
using namespace std;
int main()
{
ifstream ifs("temp.txt");
vector<int> vect;
vect.assign(istream_iterator<int>(ifs),
istream_iterator<int>()
);
copy(vect.begin(), vect.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
}
輸出:
12345 234 567 89 10
很酷不是麼?判斷檔案結束、移動檔案指標之類的苦工都有 istream_iterator 代勞了。
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其它演算法配合 iterator
計算檔案行數:
int line_count =
count(istreambuf_iterator<char>(ifs.rdbuf()),
istreambuf_iterator<char>(),
'/n');
當然確切地說,這是在計算檔案中回車符的數量,同理,你也可以計算檔案中任何字元的數量,或者某個 token 的數量:
int token_count =
count(istream_iterator<string>(ifs),
istream_iterator<string>(),
"#include");
注意上面計算的是 “#include” 作為一個 token 的數量,如果它和其他的字元連起來,是不算數的。
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Manipulator
Manipulator 是什麼?簡單的說,就是一個接受一個 stream 作為引數,並且返回一個 stream 的函式,比如上面的 unskipws ,它的定義是這樣的:
inline ios_base&
noskipws(ios_base& __base)
{
__base.unsetf(ios_base::skipws);
return __base;
}
這裡它用了更通用的 ios_base 。知道了這一點,你大概不會對自己寫一個 manipulator 有什麼恐懼感了,下面這個無聊的 manipulator 會忽略 stream 遇到第一個分號之前所有的輸入(包括那個分號):
template <class charT, class traits>
inline std::basic_istream<charT, traits>&
ignoreToSemicolon (std::basic_istream<charT, traits>& s)
{
s.ignore(std::numeric_limits<int>::max(), s.widen(';'));
return s;
}
不過注意,它不會忽略以後的分號,因為 ignore 只執行了一次。更通用一點,manipulator 也可以接受引數的,下面這個就是 ignoreToSemicolon 的通用版本,它接受一個引數, stream 會忽略遇到第一個該引數之前的所有輸入,寫起來稍微麻煩一點:
struct IgnoreTo {
char ignoreTo;
IgnoreTo(char c) : ignoreTo(c)
{}
};
std::istream& operator >> (std::istream& s, const IgnoreTo& manip)
{
s.ignore(std::numeric_limits<int>::max(), s.widen(manip.ignoreTo));
return s;
}
但是用法差不多:
copy(istream_iterator<char>(ifs >>