【C++精华铺】9.STL string

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子亦半截诗 发表于 2023/08/25 23:45:47 2023/08/25
【摘要】 STL（Standard Template Library）库中的string类是一个字符串类，它提供了管理字符串的各种方法和功能。它是一个可变长度的字符序列，可以自动调整自身大小以适应字符串的长度变化。在之前我们操作字符串都是通过自己去实现相关的函数来进行操作，而且稍不留神就会内存泄漏，在C++中我们更倾向于使用string类来完成和字符串相关的操作。使用string类相比于使用C语言的字符串有

​

 目录


1. string类的优势

2. string类的常用接口

2.1 常用构造

1. 空串构造：string();

2. C串构造：string(const char* s);

3. 拷贝构造：string(const string& str);

4. 字符填充构造：string(size_t n, char c);

5. 迭代器构造：string(InputIterator first, InputIterator last);

2.2  string容量操作

1. size_t size(),size_t length()

 2. size_t capacity() const

 3. bool empty() const

 4. void clear()

 5. void reserve(size_t n = 0)

 6. void resize(size_t n), void resize(size_t char c)

2.3 类对象的访问

1. char& operator[](size_t pos)，const char& operator[](size_t pos) const

 2. begin()、end()

 3. rbegin()、rend()

2.4 string对象处理函数

1. push_back()

2. append()

 3. operator+=

 4. c_str()

 5. insert()

6. erase()

7. find()、rfind()

8. substr()

9. getline()


1. string类的优势

         STL（Standard Template Library）库中的string类是一个字符串类，它提供了管理字符串的各种方法和功能。它是一个可变长度的字符序列，可以自动调整自身大小以适应字符串的长度变化。

        在之前我们操作字符串都是通过自己去实现相关的函数来进行操作，而且稍不留神就会内存泄漏，在C++中我们更倾向于使用string类来完成和字符串相关的操作。

        使用string类相比于使用C语言的字符串有以下优点：

  1. 更加安全：C语言的字符串没有自带长度信息，容易造成内存越界等安全问题。而string类包含有字符串长度信息，能够避免这类问题。

  2. 更加方便：C语言中处理字符串需要使用一系列函数，如strlen、strcmp、strcat等等，使用起来比较繁琐。而string类提供了一系列方法，如length、compare、append等等，使用起来更加直观方便。

  3. 更加灵活：string类可以动态地改变字符串的长度，而C语言的字符串长度通常是固定的。

  4. 更加高效：string类内部实现了很多优化，如字符串复制采用了引用计数和写时复制等技术，因此性能相对于C语言的字符串更高。

2. string类的常用接口

2.1 常用构造

        C++98中支持7种构造函数 ，如下：

  1. default (1)  string();
  2. copy(2) string(const string& str);
  3. substring(3) string(const string& str, size_t pos, size_t len = npos);
  4. from c - string(4) string(const char* s);
  5. from sequence(5) string(const char* s, size_t n);
  6. fill(6) string(size_t n, char c);
  7. range(7) template <class InputIterator>                                                   string(InputIterator first, InputIterator last);

         但是我们只对其中的五个进行讲解：

1. 空串构造：string();

        这个构造函数会构造一个空字符串，长度为0个字符，但是容量不一定为零，比如在vs下空string对象的容量是15，不同环境可能有所不同，主要为了避免频繁的扩容操作。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1; //创建一个空字符串
	cout << s1 << endl;
	cout << s1.capacity() << endl;
}

 输出：

​编辑

2. C串构造：string(const char* s);

        以null结尾的字符序列（C串）构造string对象。

int main()
{
	string s1("hello world!");
	cout << s1 << endl;

}

输出：

​编辑

3. 拷贝构造：string(const string& str);

        利用一个已经存在的string对象构造对象。

int main()
{
	string s1("hello world!");
	cout << s1 << endl;
	string s2(s1);
	cout << s2 << endl;
}

 输出：​编辑

4. 字符填充构造：string(size_t n, char c);

         利用n个字符构造string对象。

int main()
{
	string s1(5, 'c');
	cout << s1 << endl;
}

输出：

​编辑

5. 迭代器构造：template <class InputIterator>                                                                             string(InputIterator first, InputIterator last);

        使用迭代器区间来构造string对象。

int main()
{
	string s1(5, 'c');
	cout << s1 << endl;
	string s2(s1.begin(), s1.end());
	cout << s2 << endl;
}

输出：

​编辑

2.2  string容量操作

1. size_t size(),size_t length()

        size()和length()都是返回字符串的有效字符长度，俩个函数的实现原理也完全相同，引入size()是为了和其他容器的接口保持一致。

int main()
{
	string s1(5, 'c');
	cout << s1.length() << endl;
	cout << s1.size() << endl;
}

输出：

​编辑

 2. size_t capacity() const

        capacity()是返回空间的总大小，在vs下对象的初始容量是15，当存储的对象超过这个大小的时候才会去开空间，在新开的空间存储数据。

int main()
{
	string s1(5, 'c');
	cout << s1.capacity() << endl;
	string s2(16, 'c');
	cout << s2.capacity() << endl;
}

输出：

​编辑

 3. bool empty() const

        检测字符串是否是空串，是返回true，不是返回false。

int main()
{
	string s1(5, 'c');
	if (s1.empty())
	{
		cout << "true" << endl;
		cout << "空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "false" << endl;
		cout << "非空" << endl;
	}
}

输出：

​编辑

 4. void clear()

        清空对像中的有效字符。

int main()
{
	string s1("hello world!");
	cout << s1 << endl;
	cout << "--------------------------------" << endl;
	s1.clear();
	cout << s1 << endl;
}

输出：

​编辑

 5. void reserve(size_t n = 0)

        reserve()是为了给对象预留空间，如果我们提前得知字符串需要的空间我们就可以提前开好，避免频繁扩容带来的性能消耗。当reserve的参数小于string底层空间大小的时候，reserve就不会对容量进行处理。（一般为了保障程序的安全性，reserve()会多开出一部分空间）。

int main()
{
	string s1(10,'x');
	s1.reserve(20);
	cout << s1.capacity() << endl;
	s1.reserve(2);
	cout << s1.capacity() << endl;
}

输出：

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 6. void resize(size_t n), void resize(size_t char c)

        修改字符有效个数为n，多出的空间用字符c填充。如果n小于有效字符数，本质就是删字符操作。如果容量不够会扩容。

int main()
{
	string s1(10, 'x');
	cout << s1 << endl;
	s1.resize(20, 'c');
	cout << s1 << endl;
	s1.resize(2);
	cout << s1 << endl;
}

输出：

​编辑

2.3 类对象的访问

1. char& operator[](size_t pos)，const char& operator[](size_t pos) const

        返回pos位的字符,并且可以对非const对象进行修改。

int main()
{
	string s1(10, '1');
	cout << s1 << endl;
	s1[4] = '0';
	cout << s1 << endl;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		cout << s1[i] << ' ';
	}
}

输出：

​编辑

 2. begin()、end()

        begin()返回第一个字符位置的迭代器，end()返回最后一个字符的下一个位置的迭代器。begin()和end()都返回了自己的const版本。

int main()
{
	string s1(10, '1');
	auto it = s1.begin();
	for (; it < s1.end(); it++)
	{
		cout << *it;
	}
}

输出：

​编辑

 3. rbegin()、rend()

        rbegin()获取一个反向迭代器，指向其反向开头，rend()获取一个反向迭代器，指向其反向结尾的前一个理论元素。

int main()
{
	string s1("123456789");
	cout << s1 << endl;
	auto it = s1.rbegin();
	for (; it < s1.rend(); it++)
	{
		cout << *it;
	}
}

输出：

​编辑

2.4 string对象处理函数

1. push_back()

        在字符串后尾插字符c。

int main()
{
	string s1;
	s1.push_back('1');
	cout << s1;
}

输出：

​编辑

2. append()

        append()函数在在C++98有六种重载形式，用于在字符串后追加一个字符串。

  1. string(1)       string& append(const string& str);
  2. substring(2) string& append(const string& str, size_t subpos, size_t sublen);
  3. c - string(3)  string & append(const char* s);
  4. buffer(4)       string& append(const char* s, size_t n);
  5. fill(5)             string& append(size_t n, char c);
  6. range(6)       template <class InputIterator>                                                                                           string& append(InputIterator first, InputIterator last);
int main()
{
	string s1("hello");
	string s2(" world");
	cout << s1 << endl;
	s1.append(s2); //在s1结尾追加一个s1
	cout << s1 << endl;
	s1.append(s2, 1, 2); //在s1结尾追加s1的下标为1往后的俩个字符
	cout << s1 << endl;
	s1.append("C串");   //在s1后追加一个C串
	cout << s1 << endl;
	s1.append("123456", 2);//在s1后追加字符串的前 n 个字符。
	cout << s1 << endl;
	s1.append(5, 'c');  //在s1后追加5个字符‘c’
	cout << s1 << endl;
	string s3("CSDN");
	s1.append(s3.begin(), s3.end());//在s1后追加一个迭代器区间
	cout << s1 << endl;
}

 输出：

​编辑

 3. operator+=

        operator+=()和append()功能类似，都是在字符串后追加内容，但是我们在实际开发中更愿意使用operator+=。

int main()
{
	string s1("hello ");
	string s2("world!");
	s1 += s2;
	cout << s1 << endl;
}

输出：

​编辑

 4. c_str()

        c_str()会返回string对象存储字符串的首地址，用户可以通过这个接口来适配c语言中的某些场景。

int main()
{
	string s1("hello world!");
	printf("%s", s1.c_str());
}

输出：

​编辑

 5. insert()

        insert()支持在pos位对字符串进行插入操作，但是由于pos位插入涉及到元素的挪动，而挪动元素会使性能下降，所以insert()要少用。insert()有多种重载形式，如下：

  1. string(1)       string& insert(size_t pos, const string& str);
  2. substring(2) string& insert(size_t pos, const string& str, size_t subpos, size_t sublen);
  3. c - string(3)  string & insert(size_t pos, const char* s);
  4. buffer(4)       string& insert(size_t pos, const char* s, size_t n);
  5. fill(5)             string& insert(size_t pos, size_t n, char c);                                                                       void insert(iterator p, size_t n, char c);
  6. single character(6) iterator insert(iterator p, char c);
  7. range(7)        template <class InputIterator>                                                                                          void insert(iterator p, InputIterator first, InputIterator last);
int main()
{
	string s1("string");
	cout << s1 << endl;
	s1.insert(2, "*********");
	cout << s1 << endl;
}

输出：

​编辑

6. erase()

        erase()是删除字符串的一部分，但是不会改变string对象的容量，如果给的删除字符个数大于pos位后的字符个数，会将后面的全部删除。如果没有给pos位，则默认清空字符串。如果不给删除个数则默认是无符号整型npos（-1）即约等于42亿，就会将pos位后面的字符序列全部删除。

  1. sequence(1) string& erase(size_t pos = 0, size_t len = npos);
  2. character(2) iterator erase(iterator p);
  3. range(3)       iterator erase(iterator first, iterator last);
int main()
{
	string s1("1234567890");
	s1.erase(2, 3);//从pos位2开始依次删除三个字符，即删除"345"
	cout << s1 << endl;
	s1.erase(s1.begin() + 5);
	cout << s1 << endl;//删除迭代器位置的字符
	s1.erase(s1.begin(), s1.begin() + 2);//删除beigin()位置和后面1位字符
	cout << s1 << endl;
}

 输出：

​编辑

7. find()、rfind()

        find()函数用于查找某字符串中是否包含某个字符或者字符串，会从pos位往后查找，rfind()则是从pos位往前查找。找到后会返回字符首次出现的pos位或者字符串首次出现的pos位。如果没有找到则会返回npos(无符号整型‘-1’)。

  1. string(1)       size_t find(const string& str, size_t pos = 0) const;
  2. c - string(2)  size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const;
  3. buffer(3)       size_t find(const char* s, size_t pos, size_t n) const;
  4. character(4) size_t find(char c, size_t pos = 0) const;
int main()
{
	string s1("hello world");
	size_t pos = s1.find("llo", 0);
	cout << pos << endl;
}

输出：

​编辑

8. substr()

        substr()会获取pos后包括pos位的n个字符并且返回一个string对象，如果没有给获取长度n，则会默认将后面的包括pos位的所有字符全部获取并且返回一个string对象。

  • string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) const;
int main()
{
	string s1("123456789");
	cout << s1 << endl;
	string s2(s1.substr(2, 5));
	cout << s2 << endl;
}

 输出：

​编辑


9. getline()

         从 istream 中提取字符并将其存储到 str 中，直到找到分隔字符 delim（或 （2） 的换行符“\n”）。如果在 is 中到达文件末尾或在输入操作期间发生其他错误，则提取也会停止。如果找到分隔符，则将其提取并丢弃（即不存储它，下一个输入操作将在它之后开始）。请注意，调用之前的任何内容都将替换为新提取的序列。每个提取的字符都追加到字符串中，就像调用其成员push_back一样。(不以空格作为分隔符，可以读取空格符)

  • (1)istream& getline(istream& is, string& str, char delim);
  • (2)istream& getline(istream& is, string& str);

 ​编辑

​

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