C++STL中的类ctype简析

类ctype_base的声明形式为：

其中类型mask是位掩码类型。

1.模板类ctype

模板类ctype的声明形式为：

类ctype包装了C库头文件＜cctype＞的特性，流istream成员被要求使用ctype＜＞，在输入分析时用于字符的分类。在表12-2中，即ctype＜char＞和ctype＜wchar_ t＞的实例化过程中，字符分类适应本地字符集的实例过程。

下面逐一介绍类ctype的成员函数。

2.类ctype的成员函数

（1）is（）

函数返回值：do_is（m，c）或do_is（low，high，vec）。这两个函数用于测试“单个字符是否具有特殊的属性或对每个字符进行分类，并将该字符存储在一个数组之中”。参数m是为字符设置的掩码；参数c是需要测试属性的字符；参数low和high指定一个范围，用于判断被测试字符是否在这个范围内；参数vec指向存储字符掩码的数组的起始位置，这些掩码值描述了存储的每个字符的属性。第一个成员函数返回一个布尔量的值，如果被测试的字符具有掩码描述的属性，返回true；如果不具备掩码规定的属性，返回false。第二个成员函数返回一个指针，指向划定属性范围的最后一个字符。

掩码值用于划分字符的分类，使用STL提供的类ctype。类ctype由ctype派生而来。第一个is（）函数可以接受掩码规定的表达式。该表达式的第一个字符必须满足掩码的要求，掩码值是通过逻辑位操作实现的。

（2）scan_is（）

函数返回值：do_scan_is（m，low，high）。scan_is（）函数用于定位和掩码匹配的第一个字符。参数m、low和high的意义和is（）函数相同。函数的返回值是一个指针，在指定范围内，指向和掩码匹配的第一个字符；如果该值不存在，函数返回high。

（3）scan_not（）

函数返回值：do_scan_not（m，low，high）。scan_not（）函数的功能和scan_is（）函数相反，用于定位和掩码不匹配的第一个字符。

（4）toupper（）

函数返回值：do_toupper（c）或do_toupper（low，high）。toupper（）函数的功能是将单个字符或某个范围的字符转换成大写形式。第一个函数的参数代表需要被转换的字符；第二个函数的参数low和high用于限定需要转换字符的范围［low，high］。

第一种形式的toupper（）函数返回其参数的大写形式；如果没有大写形式存在，将返回参数本身。第二种形式的toupper（）函数返回一个常量指针，该指针指向被转换的字符范围内的最后一个字符。

（5）tolower（）

函数返回值：do_tolower（c）或do_tolower（low，high）。其中参数c是需要被转换成小写形式的字符，参数low和high用于划定需要转换成小写形式的字符范围［low，high］。第一种形式函数返回的是参数c的小写形式，如果参数c没有小写形式存在，函数返回参数c本身；第二种形式函数返回一个常量指针，该指针指向范围［low，high］内的最后一个字符。

（6）widen（）

函数返回值：do_widen（c）或do_widen（low，high，to）。第一种形式的函数返回本地类型字符char对应的CharType类型的字符；第二种形式的函数返回一个指向目标范围的指针，该指针类型为CharType，该类型是通过locale将本地字符类型char转换而来的。

widen（）函数用于将本地字符集char类型的字符，转换为相应的CharType类型字符。CharType类型在locale类中使用。此方法是不安全的，因为其前提是调用者判断原有的值是正确的。参数c是本地字符集中的字符，该字符会被转换；参数low是一个指针，该指针指向需要被转换的字符范围的第一个字符；参数high也是一个指针，该指针指向规定范围（［low，high］）内的最后一个字符后面的字符。参数to是一个指针，该指针指向目标范围中CharType类型的第一个字符，该范围中存储了需要被转换的字符。

提示

CharType用于在类locale中表示字符类型。

（7）narrow（）

函数返回值：do_narrow（c，dfault）或do_narrow（low，high，dfault，to）。

narrow（）函数用于将类locale中的CharType类型字符转换成相应的本地字符集的char类型的字符。同样，此方法也是不安全的，因为其前提是调用者判断其旧值是正确的。参数c是类locale中的CharType类型的数据，是用来被转换的；参数dfault参数默认为‘\0’，是该函数的默认值；参数low和high用于限定一个字符集的范围，该范围的字符会进行narrow转换；参数to是指向存储被转换字符的目标范围第一个字符的指针。

函数的返回值：返回本地char类型的字符，该字符是和CharType参数dfault相对应的。第二种形式的函数返回一个指向本地字符集的目标范围指针，本地字符集是CharType类型的字符转换而来的。

第一种形式的函数返回do_narrow（c，dfault）；第二种形式的函数返回do_narrow（low，high，dfault，to）。仅仅基础的字符集被保证拥有独一无二的反向映像。对于最基本的源字符，表达式是成立的。

提示

任何ctype类的优先于narrow（）的方法同样也优先于ctype类的narrow_s方法

3.类ctype的虚函数成员

（1）do_is（）

上述两个函数用于分类一个字符或字符序列。对于每个参数，要识别掩码参数vec的值。第二种形式用以识别范围［low，high］中每个字符的掩码的值，并将其放入向量［p_- low］中。第一种形式的函数返回值返回表达式（（M＆m）！＝0）的结果；如果字符具备指定的特性，函数返回true，第二种形式函数返回high。此函数被调用时，其功能是判断单个字符是否具有特定的属性；或对某范围内或数组内的每个字符进行分类。

如果被测试的字符具有特定的（由mask确定）属性，函数返回true；否则，函数返回false。第二种形式的函数返回一个数组，该数组中容纳指定范围内字符的掩码特性。

（2）do_scan_is（）

do_scan_is（）函数用于在一个缓冲区中定位一个字符，该字符满足分类（掩码）特性m。函数的返回值是范围［low，high］中满足特定掩码特性的第一个指针。若满足这一条件，is（m，^∗p）函数会返回true，否则，返回high。如果没有相应的值存在，函数返回high。

（3）do_scan_not（）

do_scan_not（）函数用于定位缓冲区中不满足条件的第一个字符。如果没有相应的值存在，函数返回high。保护成员函数返回范围［low，high］中最小的指针，该指针满足函数do_is（）的返回值为false。

（4）do_toupper（）

do_toupper（）函数用于转换单个字符或多个字符，以获取其大写形式。如果字符相应的大写字符存在，函数的第二种形式会取代指定范围［low，high］中的每个字符；否则，返回该字符本身。如果参数c的大写字符形式存在，第一种形式的函数会返回参数c相应的大写字符；如果参数的大写形式不存在，返回字符本身。第二种形式会返回指针high。

（5）do_tolower（）

上述两种形式的函数用于将单个字符或多个字符转换成小写形式。第二种形式会转换范围［low，high］中的每个字符成为其小写形式，如果该字符不存在小写形式，会返回字符本身。第一种形式的函数，如果参数c的小写形式存在，会返回相应的小写形式；如果不存在，返回参数本身。第二种形式的函数会返回参数high。

（6）do_widen（）

上述两种形式的函数用于将本地字符集中的char类型字符转换为相应的类locale中的CharType类型。本方法存在潜在的不安全性，它依赖于调用者判断该值是正确的。对于任何具名的ctype类刻面和有效的ctype_base：：mask的值（M（is（M，c）｜｜！ctw.is（M，do_widen（c）））为真。对于字符的第二种形式的转换，其结果保存在缓冲区dest中。函数返回值是变化后的值，第二种形式返回high。

（7）do_narrow（）

do_narrow（）函数用于将charT类型的单个字符或多个字符转换为相应的char类型值。对于任何基本源字符集中的char类型字符c，其变换具有以下性质：

对于任何具名的ctype类型，其刻面和掩码ctype_base：：mask的值M之间表达式（下述）的值为真：

除非do_narrow返回dfault。另外，对于任何数字式字符，表达式（do_narrow（c，dfault）-'0'）评估为该字符的数字值。第二种形式转换范围［low，high］中每个字符，并将转换之后的结果放至缓冲区dest中。第一种形式返回转换之后的值，如果没有匹配的值会返回默认值dfault；第二种形式返回high。

4.举例

下面使用例12-6来说明类ctype的具体使用方法。

例12-6

例12-6的执行结果为：

5.类ctype_byname

类ctype_byname的声明形式如下（注意第二行代码中的加粗字）：

6.类ctype的实例化类举例

类ctype的实例化（主要实例化char类型）在本小节描述。例如，

一个类ctype的实例化特例使得类型char的成员函数可以被在线实施。可实施的成员ta-ble_size的值至少等于256。

（1）ctype＜char＞析构器

如果构造器的第一个参数是非零的，并且构造器的第二个参数是“true”，析构器的作用等同于执行以下语句：

（2）ctype＜char＞成员函数(www.xing528.com)

下面介绍ctype＜char＞成员函数。对于非符号字符型的值v，此处（v＞＝table_size），table（）［v］是被假定拥有一个可实施的值（对于每个这样的值，存在可能的差异），且没有执行数组搜索。

前提条件：tbl或者为0，或者是table_ size的数组，该数组至少包含table_ size个元素。该成员函数的作用是传递参数refs给其基类的构造器。

函数的作用：第一种形式会返回table（）［（unsigned char）c］＆m，第二种形式返回参数high。

函数返回值是指定范围［low，high］中的最小元素，以使table（）［unsignedchar^∗ p］＆m的值是true。

函数返回值是指定范围［low，high］中最小的值，以使table（）［unsignedchar^* p］＆m的值为false。

函数返回值是do_toupper（c）或do_tolower（low，high）。

函数返回值是do_tolower（c）或do_tolower（low，high）。

函数返回值是do_widen（c）或do_widen（low，high，to）。

函数返回值是do_narrow（c）或do_narrow（low，high，to）。

函数返回值：如果构造器的第一个参数是非零，函数返回值是该参数；否则，返回classic_table（）。

（3）ctype＜char＞的静态成员

函数返回值是数组初始元素的指针，数组的大小为tablesize，该指针代表了类locale的字符类别。

（4）ctype＜char＞的虚函数

上述这些函数和ctype模板中与其同名的函数具有同样的功能。

7.类ctype_byname＜char＞

类ctypebyname＜char＞的声明形式如下：

8.模板类codecvt

模板类codecvt的声明形式如下：

类codecvt＜internT，externT，stateT＞是用来转换代码集的。例如，从宽字符到单字节字符或者宽字符编码之间的转换（例从unicode码到EUC码的转换）。

stateT类型参数是中间类型，是两种类型在相互转换时需要的中间状态类型，需要选择成对的代码集，并且两个代码集之间互相匹配。

类的实例化通常有codecvt＜wchar_t，char，mbstate_t＞和codecvt＜char，char，mbstate_t＞，用于转换本地字符集。实例化类codecvt＜char，char，misstate_t＞实施一种退化的转变，它不实行根本的变换。实例化类codecvt＜wchar_t，char，mbstate_t＞实现在本地字符集的窄字符集和宽字符集之间进行转换。mbstate的实例化实现在两种编码之间的转换。另一种编码可以使用自定义类型stateT实现转换。stateT类型的对象可以包含任何状态，这些状态有利于在特定的do_in或do_out成员之间通信。

（1）codecvt类成员

函数返回值是do_out（state，from，from_end，from_next，to，to_limit，to_next）。转换内部类型CharType的序列为外部类型Byte的序列。

•参数state。该参数代表一种转换状态，是在调用成员函数之间的中间状态。

•参数from。该指针指向被转换序列的开始。

•参数from_end。该指针指向被转换序列的尾部。

•参数from_next。前一个CharType类型被转换之后，指向其后第一个没有转换的Ch_- arType类型数据。

•参数to。该指针指向已转换序列的开始位置。

•参数to_limit。该指针指向已转换序列的尾部。

•参数to_next。该指针指向已转换数据之后的第一个未转换的Byte类型数据。

函数返回值是do_unshift（state，to，to_limit，to_next）。在转换过程中，为了完成序列中最后一个Byte类型字符的转换，提供必需的Byte类型数据。参数state是中间过渡状态数据类型；参数to是指针，该指针指向目的范围的第一个位置；参数to_limit也是指针，该指针指向目的范围的最后一个位置；参数to_next是指针，该指针指向目的序列中第一个未转换的元素。

函数返回值是do_in（state，from，from_end，from_next，to，to_limit，to_next）。函数result in（）用于将一种外部类型Byte的序列转换成一种内部的CharType类型的序列。参数state是中间过渡状态；参数from是指针，指向被转换序列的开始位置；参数from_end是指针，该指针指向被转换序列的尾部；参数from_next是指针，指向已转换序列尾部之后第一个未转换字符；参数to是指针，该指针指向已转换序列的起始位置；参数to_limit是指针，该指针指向已转换序列的尾部；参数to_ next是指针，该指针指向目标序列中已转换的Ch-arType序列的第一个未被转换的字符。

函数返回do_encoding（）。函数的作用：如果字节流的编码方式是状态独立的，函数判断Bytes和CharType之间的转换比率是否是常量，如果是常量，决定比率参数ratio的数值。函数的返回值如果是正值，该值是Byte类型字符的常量数量，这些Byte类型字符用于产生CharType类型的字符。函数返回值通常有3种形式（见表12-8）：

表12-8 函数encoding的返回值

函数返回值是do_always_noconv（）。always_noconv（）函数用于判断是否没有转换需要执行。函数返回值是逻辑量，如果没有转换被执行，函数返回true；如果至少有一个转换被执行，函数返回false。

函数返回值是do_length（state，from，from_end，max）。length（）函数用于判断有多少Byte类型的字节数，并返回该字节的数目。参数state是调用函数时要保持的中间转换状态；参数from是指针，指向外部序列的起始位置；参数from_end是指针，指向外部序列的尾部；参数max代表函数可返回的Byte类型的最大数值。

（2）类的虚函数

前提条件：（from＜＝from_end＆＆to＜to_end）被预先定义，且其值为true。state是预先初始化的，它在序列的起始位置，否则等于序列中转换字符的结果。

函数的作用：转变范围［from， from_end］中的字符，将其放置于目标序列to中。转换不少于from_end-from个的元素，并将存储不少于to_limit-to个目标元素。当面对一个字符不能转换的情况时，函数将中止；函数总是保留指针from_next和to_next，指向已成功转换的最后一个元素。函数将返回Noconv，internT和externT是同一类型，并且被转换的序列和输入序列［from，fro_next）是一致的。指针to_next被设定和指针to相等，state的值是不变的，并且范围［to，to_limit］中的值是不变的。

提示

当参数state未指定时，函数才能运行。

函数返回值有以下几种选项（见表12-9）：

表12-9 函数do_out（）和函数do_in（）的返回值

返回值partial说明目标序列不能吸收所有目标元素，或者另一个目标元素产生之前，附加的源元素是必需的。

函数的作用：在当前状态stateT等于state时，将起始位置为to的字符放置入序列中。存储不少于（to_limit-to）个目标元素。函数总是保留to_next指针，该指针指向被存储的最后一个元素的前面。函数的返回值也是一个枚举变量，其枚举值见表12-10。

表12-10 函数do_unshift（）的返回值

codecvt＜char，char，mbstate_t＞返回noconv。

若externT类型序列编码是状态独立的，函数返回-1；否则，常量数目的externT字符需要产生一个内部字符；如果数目不是常量，返回0。对于所有有效参数，如果do_in（）和do_out（）返回noconv，函数返回值为真；codecvt＜char，char，mbstate_t＞返回true。

前提条件：（from＜＝from_end）被预先定义，其值为true。state被初始化之后，序列的起始或许等于序列中被转换字符的结果。当参数state不确定时，函数调用do_in（），do_in的参数to指向包含至少max个元素的缓冲区。

若from_next是范围［from，from_end］中的最大值，则范围［from，from_next］中的值表示internT类型的最大的或第二大的有效完整字符。

函数返回do_length返回的最大值，并且stateT的值为state。

实例化函数codecvt＜char，char，mbstate_t＞：：do_max_length（）会返回1。

下面使用例12-7说明类模板codecvt的使用方法。

例12-7

例12-7的执行结果为：

9.模板类codecvt_byname