C/C++字符串处理(3):String ADT 字符串只是抽象数据类型

C/C++字符串处理(3):String ADT - 字符串只是抽象数据类型



许式伟
2008-3-26

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:

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:

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)

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:

 
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