C++string类 浅析

鸣涧

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。