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标题: C++string类浅析 [打印本页]

作者: 鸣涧 时间: 2023-8-17 13:43
标题: C++string类浅析
C++string类浅析

前言
在C语言中，字符串是以’\0’结尾的字符的集合，为了操作方便，C标准库提供了一些str系列的库函数，但这些库函数与字符串是分离开的，不符合面向对象的编程思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能就会造成越界访问。所以，C++标准库中增加了string类。

一、string类简介

string类的简介：
string是表示字符串的字符串类。
该类的接口与常规容器接口基本相同，再添加了一些专门用来操作string的常规操作。
string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, alloactor> string。
不能操作多字节或者变长字符的序列。

二、常用接口说明

1.string类对象的常见构造：

constructor函数名称       功能说明
string()       构造空的string类对象，即空字符串
string(const char* s)       用C-string来构造string对象
string(size_t n, char c)       string类对象中包含n个字符c
string(const string& s)       拷贝构造函数
void test()
{
      //构造空的string类对象
      string s1;
      //用C格式字符串构造string类对象
      string s2("Hello world!");
      //拷贝构造s3
      string s3(s2);
}

2.string类对象的容量操作

函数名称       功能说明
size       返回字符串字符长度
length       返回字符串有效字符长度
capacity       返回空间总大小
empty       判断字符串是否为空串，是返回true，反之返回false
clear       清空有效字符
reserve       为字符串预留空间
resize       将有效字符个数改为n个，多出的空间用字符c填充
代码如下：

void test()
{
      //构造空的string类对象
      string s1;
      //用C格式字符串构造string类对象
      string s2("Hello world!");
      //拷贝构造s3
      string s3(s2);

      cout << "s2.size(): " << s2.size() << endl;
      cout << "s2.length(): " << s2.length() << endl;
      cout << "s2.capacity(): " << s2.capacity() << endl;
      cout << "s2.empty(): " << s2.empty() << endl;
      cout << "s1.empty(): " << s1.empty() << endl;
      cout << endl;

      //将s2中有效字符清空，清空是只是将size清零，不改变底层空间大小
      s2.clear();
      cout << "s2.size(): " << s2.size() << endl;
      cout << "s2.capacity(): " << s2.capacity() << endl;
      cout << endl;

      //将s2中的有效字符增加到10个，多出的位置用字符'a'填充
      s2.resize(10, 'a');
      cout << "s2.size(): " << s2.size() << endl;
      cout << s2 << endl << endl;

      //将s2中有效字符个数增加到15个，多出的位置用缺省值'\0'进行填充。
      s2.resize(15);
      cout << "s2.size(): " << s2.size() << endl;
      cout << "s2.capacity(): " << s2.capacity() << endl;
      cout << s2 << endl << endl;

      //将s2中有效字符个数缩小到5个
      s2.resize(5);
      cout << "s2.size(): " << s2.size() << endl;
      cout << "s2.capacity(): " << s2.capacity() << endl;
      cout << s2 << endl << endl;

}
结果如下：

要注意的是：reverse在缩小（指预留空间比原空间小）时不会改变原来有效字符个数以及底层空间大小，但是增大时会增大底层空间大小。

代码如下：

void test()
{
      //构造空的string类对象
      string s1;
      //用C格式字符串构造string类对象
      string s2("Hello world!");
      //拷贝构造s3
      string s3(s2);

      //测试reverse是否会改变有效元素个数以及底层空间大小
      cout << s3 << endl;
      cout << "s3.size(): " << s3.size() << endl;
      cout << "s3.capacity(): " << s3.capacity() << endl;
      s3.reserve(25);
      cout << s3 << endl;
      cout << "s3.size(): " << s3.size() << endl;
      cout << "s3.capacity(): " << s3.capacity() << endl;
}
结果如下：

同时，利用reverse可以提高插入数据的效率，避免增容带来的开销。

对于容量操作，要注意一下几点：

size()与length()方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了与其他容器的接口保持一致，一般情况下基本都是用size()。
clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。
resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，不同的是当字符个数增多时：resize(n)用0来填充多出的元素空间，resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的元素空间。注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。
reserve(size_t res_arg=0)：为string预留空间，不改变有效元素个数，当reserve的参数小于string的底层空间总大小时，reserver不会改变容量大小。

三、string类对象的访问及遍历操作

函数名称       功能说明
operator[]       返回对应位置字符，const string类对象调用
begin + end       begin获取一个字符迭代器，end获取最后一个字符下一个位置的迭代器
rbegin + rend       rbegin获取一个字符迭代器，rend获取最后一个字符下一个位置的迭代器
范围for       C++支持的更简洁的for遍历模式
代码如下：

void test2()
{
      string s1 = "Hello world!";
      cout << s1 << endl;

      //cosnt类型不能修改
      const string s2("Hello world!");

      s1[0] = 'A';
      cout << s1 << endl;

      //三种遍历方式
      //1.for + operator[]
      for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i)
      {
            cout << s1;
      }
      cout << endl;

      //2.迭代器
      string::iterator it = s1.begin();
      while (it != s1.end())
      {
            cout << *it;
            ++it;
      }
      cout << endl;

      //3.范围for
      for (auto e : s1)
      {
            cout << e;
      }
      cout << endl;
}

四、string类对象的修改操作

函数名称       功能说明
push back       在字符串后尾插字符
append       在字符串后追加一个字符串
operator+=       在字符串后追加字符串
c_str       返回c格式字符串
find + npos       从指定位置开始找字符c，返回该字符在字符串中位置
rfind       从字符串指定位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置
substr       在字符串中从指定位置开始，截取n个字符，然后将其返回
earse       删除指定位置之间的字符
代码如下：

void test3()
{
      string s = "Hello world !";
      在字符串后尾插字符
      s.push_back('\0');
      cout << s << endl;
      //在字符串后追加字符串
      s.append("AAA");
      cout << s << endl;
      s += 'C';
      s += "BBB";
      cout << s << endl;
      //以C语言方式打印字符串
      cout << s.c_str() << endl;

      //从头开始找对应字符，返回对应下标位置
      //第一次出现的位置
      int pos1 = s.find(' ');
      //最后一次出现的位置
      int pos2 = s.rfind(' ');
      cout << pos1 << endl;
      cout << pos2 << endl;

      //获取后缀
      s.append(".cpp");
      cout << s << endl;
      //find()找到字符第一次出现的位置
      int pos3 = s.find('.');
      string suffix(s.substr(pos3, s.size() - pos3));
      cout << s << endl;
      cout << suffix << endl;

      //npos是string类中的一个静态成员变量
      string url("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");
      size_t start = url.find("://");
      if (start == string::npos)
      {
            cout << "invalid url" << endl;
            return;
      }
      start += 3;
      //从start起找到字符第一次出现的位置
      size_t finish = url.find('/', start);
      cout << finish << endl;
      string address = url.substr(start, finish - start);
      cout << address << endl;

      //删除url前缀
      size_t pos = url.find("://");
      //删除0和pos + 3之间的字符
      url.erase(0, pos + 3);
      cout << url << endl;
}

在string尾部追加字符时，s.push_back© / s.append(1, c) / s += 'c’三种的实现方式差不多，一般情况下string类的+=操作用的比较多，+=操作不仅可以连接单个字符，还可以连接字符串。

对string操作时，如果能够大概预估到放多少字符，可以先通过reserve把空间预留好。

五、string类非成员函数

函数       功能说明
operator+       返回一个相加后的字符串
operator<<       输出运算符重载
operator>>       输入运算符重载
getline       输入一行（遇到空格不停止）
relational operator       大小比较

本文只是对string类进行一个简单的分析和介绍，如果要深入了解string的接口函数，可以查阅官方文档。

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