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C/C++字符串处理之String ADT - 字符串只是抽象数据类型

时间:2015/5/19 21:32:52 作者:平凡之路 来源:xuhantao.com 浏览:

概要

字符串是什么?我们认为,与其说它是一个类,不如说它只是一个ADT(抽象数据类型)。

目前C++中的 字符串类

目前广泛采用的C++字符串类有二:std::string(basic_string,由STL提供)、CString(由MFC或者WTL提供 )。它们的实现非常类似,都是带引用计数的、基于线性数据结构的字符串。不过SGI STL的Rope打破了这个规矩。它采用了一 种基于树结构的组织方式来实现字符串。

如何理解字符串只是ADT?

我们知道,基于值的容器主要有:

动 态数组(std::vector)

双向链表(std::list)

单向链表(std::slist,非STL标准)

双向队列 (std::deque)

std::deque其实是分段连续的、介于数组和链表之间的数据结构。这里不进行详细介绍,关于 std::deque的介绍,请参见这里。

这些容器都可以成为实现字符串的基础容器。例如,我们的StringBuilder基于 std::vector实现;我们的TextPool基于std::deque实现。

也许你有疑问:是的,基于std::vector或者std::deque可以 理解,但是,这世上有基于链表的字符串吗?然而世界之大,确实无奇不有。据“不完全”统计,多数函数式语言( 如Erlang)确实采用单向链表实现字符串。

无论采用什么具体的实现,最后我们都会尽力去提供一个一致的字符串操作 界面。所以,从这个意义上说,字符串只是一个ADT(抽象数据类型),它可以有多种实现,使用者按照具体的需求选择一种最 合适自己用况的字符串类。

字符串操作界面

在StdExt库中,字符串这个ADT的规格定义如下:

常字符串

不可变的字符串类,应该至少包含以下方法:

template <class _E>
concept  ConstString
{
public:
  typename value_type;
  typename size_type,  difference_type;
  typename reference, const_reference;
  typename iterator,  const_iterator;

public:
  iterator begin() const;
  iterator end() const;

  reverse_iterator rbegin() const;
  reverse_iterator rend() const;

   const_reference at(size_type i) const;
  const_reference operator[](size_type i) const;

  size_type size() const;
  bool empty() const;

  basic_string<_E> stl_str()  const; // 转为STL string

public:
  // 取字符串的字串

  template <class  AllocT>
  BasicString<_E> substr(
    AllocT& alloc, size_type from = 0,  size_type count = (size_type)-1) const;

public:
  // 在字符串中查找子串(正向查找)。

  iterator find(const TempString<_E> pattern, iterator from = begin()) const;
   iterator find(const _E* pattern, size_type len, iterator from = begin()) const;

public:
  // 在字符串中查找子串(反向查找)。

  iterator rfind(const TempString<_E> pattern,  iterator from = begin()) const;
  iterator rfind(const _E* pattern, size_type len, iterator  from = begin()) const;

public:
  // 查找某个集合中的字符在字符串中第一次出现的位置(正向查 找)。

  iterator find_first_of(
    const TempString<_E> pattern, iterator  from = begin()) const;

  iterator find_first_of(
    const _E* pattern, size_type  len, iterator from = begin()) const;

public:
  // 查找某个集合中的字符在字符串中第一次出 现的位置(反向查找)。

  reverse_iterator find_last_of(
    const TempString<_E>  pattern, reverse_iterator from = rbegin()) const;

  reverse_iterator find_last_of(
     const _E* pattern, size_type len, reverse_iterator from = rbegin()) const;

public:
  // 在字符串中查找不在集合中出现的第一个字符的位置(正向查找)。

  iterator find_first_not_of (
    const TempString<_E> pattern, iterator from = begin()) const;

   iterator find_first_not_of(
    const _E* pattern, size_type len, iterator from = begin())  const;

public:
  // 在字符串中查找不在集合中出现的第一个字符的位置(反向查找)。

  reverse_iterator find_last_not_of(
    const TempString<_E> pattern, reverse_iterator  from = rbegin()) const;

  reverse_iterator find_last_not_of(
    const _E* pattern,  size_type len, reverse_iterator from = rbegin()) const;

public:
  // 比较两个字符串。

  int compare(const TempString<_E> b) const;
  int compare(const _E* b,  size_type blen) const;
  int compare(size_type from, size_type count, const TempString<_E>  b) const;
  int compare(size_type from, size_type count, const _E* b, size_type blen)  const;

public:
  // 比较两个字符串(传入单字符的比较函数)。

  template  <class _Compr>
  int compare_by(const TempString<_E> b, _Compr cmp) const;

  template <class _Compr>
  int compare_by(const _E* b, size_type blen, _Compr cmp)  const;

public:
  // 比较两个字符串(忽略大小写)。

  int icompare(const  TempString<_E> b) const;
  int icompare(const _E* b, size_type blen) const;

public:
  // 判断是否包含指定的串。

  bool contains(const TempString<_E> b)  const;
  bool contains(const _E* b, size_type blen) const;

public:
  template  <class LogT>
  void trace(LogT& log) const; // 在log中显示该字符串。

public:
  // 交换两个字符串

  void swap(ConstString& b);
}

template  <class _E> // 比较两个字符串
bool operator<cmp>(const ConstString<_E>& a,  const ConstString<_E>& b);
// 这里<cmp>是各种比较的算符,如==、!=、<、<=、>、 >=等等。

关于这些方法的更详细说明,请参阅:

TempString

String

可变字符串(字 符串操作类)

可变的字符串(字符串操作类)包含以上ConstString提供的所有方法,另外额外提供一些字符串修改相关 的操作。一般来讲,可变的字符串至少满足以下规格:

template <class _E>
concept  MutableString : public ConstString<_E>
{ 
public:
  // 清空字符串

   void clear();

public:
  // 赋值操作(这里进行了真正的复制)

   MutableString& assign(const TempString<_E> b);
  MutableString& assign(const  value_type* pszVal, size_type cch);
  MutableString& assign(size_type count, value_type  ch);

  template <class Iterator>
  MutableString& assign(Iterator first,  Iterator last);

  MutableString& operator=(const TempString<_E> s);

public:
  // 字符串连接

  template <class Iterator>
  MutableString&  append(Iterator first, Iterator last);
  MutableString& append(const TempString<_E>  s);
  MutableString& append(const _E* s, size_type cch);
  MutableString& append (size_type cch, _E ch);

  MutableString& operator+=(const TempString<_E> s);

public:
  // 插入

  template <class Iterator>
  void insert (iterator it, Iterator first, Iterator last);
  void insert(iterator it, const  TempString<_E> s);
  void insert(iterator it, const _E* s, size_type cch);
  void  insert(iterator it, size_type cch, _E ch);

public:
  // 替换

  template  <class Iterator>
  MutableString& replace(
    iterator first, iterator last,
    Iterator bfirst, Iterator blast);

  template <class _RandIterator>
   MutableString& replace(
    iterator first, iterator last, size_type count, _E ch);

  MutableString& replace(
    iterator first, iterator last, const _E* s,  size_type cch);

  MutableString& replace(
    iterator first, iterator last,  const TempString<_E> s);
}; 

当然,一个具体的字符串实现,会有其特殊支持的一些方法。这 方面的详细资料,请参阅:

StringBuilder:

http://cpp.winxgui.com/cn:stringbuilder

TextPool:

http://cpp.winxgui.com/cn:textpool

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