C/C++知识点之C++语言学习(九)——C++标准库简介
小标 2019-04-22 来源 : 阅读 1050 评论 0

摘要:本文主要向大家介绍了C/C++知识点之C++语言学习(九)——C++标准库简介,通过具体的内容向大家展示,希望对大家学习C/C++知识点有所帮助。

本文主要向大家介绍了C/C++知识点之C++语言学习(九)——C++标准库简介,通过具体的内容向大家展示,希望对大家学习C/C++知识点有所帮助。


一、C++标准库简介


1、C++标准库简介


C++标准库(C++ Standard Library),是类库和函数的集合。 
C++编译器厂商根据C++标准委员会官方的ISO规范并将其转化为代码。C++编译器厂商在实现C++标准库过程中必须依赖其不同操作系统所提供的系统调用接口,因此每个平台都有其自己的C++标准库实现。
C++标准库的特点如下:
A、C++标准库不是C++语言标准的一部分,由类库和函数库组成。
B、C++标准库中定义的类和对象都位于std命名空间中。
C、C++标准库的头文件都不带.h后缀。
D、C++标准库涵盖了C库的功能。


2、C++编译环境

C++编译环境的组成如下:
A、不同的C++编译器有自己不同的C++扩展语法模块
B、不同的C++编译器有相同的C++标准语法模块
C、不同的C++编译器有自己的编译器扩展库
D、为了便于软件开发,不同的C++编译器附带提供C语言兼容库,C语言兼容库头文件带.h后缀,如#include,#include
E、C++标准库中包含一个涵盖C库功能的子库,通常头文件以c开头,如#include,#include等。
F、不同的C++编译器都有C++编译器厂商实现的遵循C++标准的C++标准库,C++标准库有相同的功能接口,但内部实现不同。


二、C++标准库实现


1、C++标准库实现简介


C++标准库是一组C++模板类,提供了通用的编程数据结构和函数,如链表、堆、数组、算法、迭代器等C++组件。C ++标准库包含了C标准库,并在C++标准中进行了定义。
C++编译器开发厂商根据C++标准委员会官方发布的C++ ISO规范并将其转化为代码。C++编译器厂商在编译器实现过程中必须依赖其操作系统所提供的功能(读/写文件,分配内存,创建线程等系统调用),因此每个平台都有其自己的标准库实现。 


2、GNU/Linux版实现


在GNU/Linux上,C++标准库通常由libstdc++或GNU标准C++库项目实现。通常,所有常规的Linux发行版都默认使用libstdc++。


3、Mac和iOS版实现


在OS X Mavericks(V10.9)前的Mac OS上,libstdc++是默认C++标准库实现。自OS X Mavericks开始,Apple切换到使用libc++作为C++标准库实现。


4、Windows版实现


在Windows上,C++标准库的实现一直严格限定在微软官方的编译器Visual Studio中。Windows上的C++标准库通常称为C/C++运行时库(CRT),涵盖了C/C++二者的实现。
Windows最开始的C++标准库实现为CRTDLL.DLL库。Windows 95开始,Microsoft开始将其迁移到MSVCRT [版本号] .DLL(MSVCR20.DLL,MSVCR70.DLL等)上。 
Visual Studio 2015引入了深度的CRT重构。C/C ++标准库的实现迁移到一个新库,Universal C运行时库 (Universal CRT或UCRT),编译为UCRTBASE.DLL。 UCRT从Windows 10开始作为操作系统的一部分提供。


5、Android版实现


Bionic是Google为其Android操作系统所编写的C标准库实现,直接在底层使用。第三方开发者可以通过Android原生开发工具包(NDK)访问Bionic,NDK可以使用C和C++代码编写Android应用程序。
NDK提供了很多C++标准库版本的实现:
A、libc++,从Lollipop开始的官方安卓系统和现代Mac操作系统都将其作为C++标准库使用。从NDK发布17版本开始,成为NDK中唯一可用的C++标准库实现。
B、gnustl,libstdc++的别名,在NDK发布18中删除。
C、STLport,由STLport项目编写的C++标准库的第三方实现,自2008年以来一直处于不活跃状态。STLport在NDK发布18中移除。


6、其它实现版本


C++标准库也有不同的实现版本:Apache版C++标准库,uSTL以及EASTL等等。Apache版本C++标准库注重可移植性。


三、C++标准库组成


1、 语言支持功能


:定义宏NULL和offsetof以及其它标准类型size_t和ptrdiff_t。与对应的标准C头文件的区别是,NULL是C++空指针常量的补充定义(C++11中已有关键字nullptr),宏offsetof接受结构或者联合类型参数,只要没有成员指针类型的非静态成员即可。
:提供与基本数据类型相关的定义。例如,对于每个数值数据类型,它定义了可以表示出来的最大值和最小值以及二进制数字的位数。
:提供与基本整数数据类型相关的C样式定义,C++样式定义在中。
:提供与基本浮点型数据类型相关的C样式定义,C++样式定义在中。
:提供支持程序启动和终止的宏和函数,还声明了许多其他杂项函数,例如搜索和排序函数,从字符串转换为数值等函数。与对应的标准C头文件stdlib.h不同,定义了abort(void)。abort()函数还有额外的功能,它不为静态或自动对象调用析构函数,也不调用传给atexit()函数的函数。它还定义了exit()函数的额外功能,可以释放静态对象,以注册的逆序调用用atexit()注册的函数。清除并关闭所有打开的C流,把控制权返回给主机环境。
:支持动态内存分配。
:支持变量在运行期间的类型标识。
:支持异常处理,是处理程序中可能发生的错误的一种方式。
:支持接受数量可变的参数的函数。即在调用函数时,可以给函数传送数量不等的数据项。定义了宏va_arg、va_end、va_start以及va_list类型。
:为C样式的非本地跳跃提供函数,在C++中不常用。
:为中断处理提供C样式支持。


2、流输入/输出


:支持标准流cin、cout、cerr和clog的输入和输出,还支持多字节字符标准流wcin、wcout、wcerr和wclog。
:提供操纵程序,允许改变流的状态,从而改变输出的格式。
:定义iostream的基类。
:为管理输出流缓存区的输入定义模板类。
:为管理输出流缓存区的输出定义模板类。
:支持字符串的流输入输出。
:支持文件的流输入输出。
:为输入输出对象提供向前的声明。
:支持流输入和输出的缓存。
:为标准流提供C样式的输入和输出。
:支持多字节字符的C样式输入输出。


3、 诊断功能


:定义标准异常。
:定义断言宏,用于运行时检查。
:支持C样式的错误信息。


4、工具函数


:定义重载的关系运算符,简化关系运算符的写入,还定义了pair类型,pair类型是一种模板类型,可以存储一对值。
:定义了许多函数对象类型和支持函数对象的功能,函数对象是支持operator()()函数调用运算符的任意对象。
:给容器、管理内存的函数和auto_ptr模板类定义标准内存分配器。
:支持系统时钟函数。


5、字符串处理


:为字符串类型提供支持和定义,包括单字节字符串(由char组成)的string和多字节字符串(由wchar_t组成)。
:单字节字符类别。
:多字节字符类别。
:为处理非空字节序列和内存块提供函数。不同于对应的标准C库头文件,C样式字符串的一般C库函数被返回值为const和非const的函数对替代。
:为处理、执行I/O和转换多字节字符序列提供函数,不同于对应的标准C库头文件,几个多字节C样式字符串操作的一般C库函数被返回值为const和非const的函数对替代。
:为把单字节字符串转换为数值、在多字节字符和多字节字符串之间转换提供函数。


6、容器类模板


:定义vector序列模板,是一个大小可以重新设置的数组类型,比普通数组更安全、更灵活。
:定义list序列模板,是一个序列的链表,常常在任意位置插入和删除元素。
:定义deque序列模板,支持在开始和结尾的高效插入和删除操作。
:为队列(先进先出)数据结构定义序列适配器queue和priority_queue。
:为堆栈(后进先出)数据结构定义序列适配器stack。
:map是一个关联容器类型,允许根据键值是唯一的,且按照升序存储。multimap类似于map,但键不是唯一的。
:set是一个关联容器类型,用于以升序方式存储唯一值。multiset类似于set,但是值不必是唯一的。
:为固定长度的位序列定义bitset模板,它可以看作固定长度的紧凑型bool数组。
:(TR1)固定大小数组,支持复制。
:(c++11)单向列表,支持快速随机访问。
:(TR1)无序容器set,其元素随机存放。multiset类似于set,但是值不必是唯一的。
:(TR1)无序容器map,其键值随机存放。multimap类似于map,但键不是唯一的。


7、迭代器


:给迭代器提供定义和支持。


8、算法


:提供一组基于算法的函数,包括置换、排序、合并和搜索。
:声明C标准库函数bsearch()和qsort(),进行搜索和排序。
:允许在代码中使用and代替&&。


9、数值操作


:支持复杂数值的定义和操作。
:支持数值矢量的操作。
:在数值序列上定义一组一般数学操作,例如accumulate和inner_product。
:这是C数学库,其中还附加了重载函数,以支持C++约定。
:提供的函数可以提取整数的绝对值,对整数进行取余数操作。


10、本地化


:提供的本地化包括字符类别、排序序列以及货币和日期表示。
:对本地化提供C样式支持。


四、C++标准库使用示例


1、C++标准库使用示例


#include
#include

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    string s = "Hello, C++ Library.";
    cout << s <<endl;
    return 0;
}


上述代码中,使用了C++标准库中的string类和iostream流类。


2、C++标准库的C库子模块使用示例


#include
#include

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    string s = "Hello, C module of C++ Library.";
    cout << s <<endl;
    double d = sqrt(4.0);
    cout << d << endl;
    return 0;
}


上述代码中,使用了C++标准库中的string类、iostream流类,以及C++标准库中C库的cmath库。


3、C语言兼容库使用示例


#include
#include

int main(int argc, char *argv[])
{
    const char* s = "Hello, C Compatible Library.";
    printf("%s\n", s);

    double d = sqrt(4);
    printf("%lf\n", d);
    return 0;
}


上述代码中,使用了C兼容库的stdio库和math库。


五、C++字符串类


1、C语言的字符串


C语言不支持真正意义上的字符串,但可以使用字符数组和一组函数实现字符串操作。C语言不支持自定义类型,因此也不能定义字符串类型。


2、C++语言的字符串


C++语言可以自定义类型,可以通过类完成字符串类型的定义,但C++语言也没有原生的字符串类型。
C++语言通过C++标准库提供的string类型实现对字符串类型的支持。
string类的特性如下:
A、string直接支持字符串连接
B、string直接支持字符串的大小比较
C、string直接支持子串查找和提取
D、string直接支持字符串的插入和替换


3、C++字符串与数字的转换


C++标准库提供了相关类对字符串和数字进行转换。
字符串流类sstream用于string的转换。
使用字符串流类需要包含#include头文件。
istringstream表示字符串输入流,ostringstream表示字符串输出流。


#include
#include

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    //字符串转换为数字
    istringstream iss("3.14");
    double pi;
    if(iss >> pi)
    {
        cout << "PI = " << pi<< endl;
    }
    //数字转换为字符串
    ostringstream oss;
    if(oss << pi)
    {
        string PI = oss.str();
        cout << "PI = " << PI << endl;
    }

    return 0;
}


4、字符串循环右移示例


#include
#include
#include

using namespace std;

string operator >> (const string& s, int n)
{
    string ret;
    unsigned int pos = 0;
    //右移位数计算
    n = n % s.length();
    //右移的开始位置
    pos = s.length() - n;
    //右移部分的子串作为起始
    ret = s.substr(pos);
    //连接未移动子串
    ret += s.substr(0,pos);
    return ret;
}

int main(int argc, char *argv[])
{
    string s = "abcdef";
    cout << (s >> 3) << endl;//"defabc"
    return 0;
}


5、string类操作注意事项


string类内部通过一个数据空间保存字符数据,通过一个成员变量保存当前字符串的长度。因此,C++开发中不能使用C语言的方式对string的存储空间进行直接操作,而应该使用string提供的接口函数进行字符串操作。


#include
#include
using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    string s = "12345";
    s.reserve(20);
    //直接对string对象的存储空间进行操作
    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        s[5+i] = 'a'+i;
    }
    cout << s << endl;//12345
    //string对象的存储空间修改结果如下:
    for(int i = 0; i < 5; i++)
    {
        cout << s[5+i] << endl;
    }
    //通过string类接口进行字符串操作
    s.append("ABCD");
    cout << s <<endl;//12345ABCD
    return 0;
}


上述代码中,直接对string对象的底层数据进行字符串操作后,使用string类的接口可能不能访问到对string对象底层数据的修改。

   

本文由职坐标整理并发布,希望对同学们有所帮助。了解更多详情请关注职坐标编程语言C/C+频道!

本文由 @小标 发布于职坐标。未经许可,禁止转载。
喜欢 | 0 不喜欢 | 0
看完这篇文章有何感觉?已经有0人表态,0%的人喜欢 快给朋友分享吧~
评论(0)
后参与评论

您输入的评论内容中包含违禁敏感词

我知道了

助您圆梦职场 匹配合适岗位
验证码手机号,获得海同独家IT培训资料
选择就业方向:
人工智能物联网
大数据开发/分析
人工智能Python
Java全栈开发
WEB前端+H5

请输入正确的手机号码

请输入正确的验证码

获取验证码

您今天的短信下发次数太多了,明天再试试吧!

提交

我们会在第一时间安排职业规划师联系您!

您也可以联系我们的职业规划师咨询:

小职老师的微信号:z_zhizuobiao
小职老师的微信号:z_zhizuobiao

版权所有 职坐标-一站式IT培训就业服务领导者 沪ICP备13042190号-4
上海海同信息科技有限公司 Copyright ©2015 www.zhizuobiao.com,All Rights Reserved.
 沪公网安备 31011502005948号    

©2015 www.zhizuobiao.com All Rights Reserved

208小时内训课程