【C++】string类的介绍与使用

news2024/9/25 1:19:55

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文章目录

  • 🏆前言
  • 🧑‍🎓string是一个什么类？
  • 🧑‍🎓为什么要学习string类？
  • 🧑‍🎓标准库中的string类(了解)
  • 🧑‍🎓string类一些常用的方法
  • 🏆写在最后

🏆前言

🌀 string在许多编程语言中，“string” 是一个特殊的类，用于处理文本数据。它提供了各种方法和属性，用于操作和管理字符串。
🌀 在C++中，string类的使用是非常的频繁的，它弥补了C语言在对字符串进行操作中的不足，提高了IT人员写代码的效率。它比STL出现的早，可以说，string也间接造就了STL的诞生~
🌀能够熟练的使用string，可以很大程度上提高写算法题的效率，有许多的困难算法题，都需要对字符串进行操作，这时候string以及它里面的方法就是个杀手锏了~

本章将带你认识string类，小伙伴们往下看👀

🧑‍🎓string是一个什么类？

 
string类是C++标准库中的一部分。这个类被设计用来存储和处理文本字符串。std::string (string 是 std 里的) 提供了大量的方法来操作字符串，包括获取长度、连接字符串、比较字符串、查找子字符串、插入和删除字符等等。
 

  • string类当中一些重要的特性有：
  1. 可变的：与Java的String类不同，C++的string是可变的。这意味着你可以改变字符串的内容，而不需要创建新的字符串对象。
  2. 动态增长的：string可以动态地增长或缩小以适应存储的需要。例如，当你向一个字符串添加更多的字符时，它会自动分配更多的内存以容纳这些字符。
  3. 支持迭代器：string提供了迭代器，可以让你遍历字符串中的每一个字符。
  4. 支持STL算法：由于string提供了随机访问迭代器，因此它可以支持大多数标准模板库(STL)算法。
  5. 提供了大量的方法：string提供了大量的方法来处理字符串，包括比较、连接、查找、替换等等。
  • 除了上述提到的特性，C++中的string类还有以下特点：
  1. 字符串的存储：string通过连续的内存块来存储字符串，这块内存的大小会根据字符串的实际长度动态增长。这意味着我们可以直接通过索引或者切片操作来访问字符串中的任意字符。
  2. 高效的查找和操作：string提供了许多高效的查找和操作函数，例如find(), substr(), append(), replace()等等。这些函数的设计旨在提供高效的字符串处理能力。
  3. 安全性：string提供了许多安全的功能，例如自动内存管理，这可以防止内存泄漏和无效的内存访问。此外，它还提供了许多防止越界访问的保护机制。
  4. 可扩展性和灵活性：string是一个可扩展的类，这意味着我们可以向其添加新的功能和特性。此外，由于其灵活的接口设计，我们可以轻松地使用它与其他C++库进行集成。
  5. 标准化的接口：string遵循C++标准库的接口设计规范，这意味着我们可以轻松地在不同的C++程序中使用它，而无需担心兼容性问题。

总的来说string类是一个功能强大、高效、安全、可扩展和灵活的类，适用于处理各种文本字符串相关的任务。

🧑‍🎓为什么要学习string类？

 

  • ☑️在C语言和C++中，字符串的处理方式有所不同(C语言当中的不太方便)：
  1. 数据类型：在C语言中，字符串通常被表示为字符数组（char array），而在C++中，字符串通常被表示为string类。
  2. 内存管理：在C语言中，字符串的内存管理需要手动进行。你需要预先分配足够的内存来存储字符串，并确保在使用完毕后释放内存。而在C++中，string类自动管理内存，你不需要手动分配和释放内存。
  3. 操作和方法：C语言中的字符串处理需要手动进行，例如使用指针来访问和操作字符串中的字符。而C++中的string类提供了许多内置的方法来操作字符串，例如size()、append()、substr()、find()等等。
  4. 安全性：C++中的string类提供了许多安全特性，例如自动内存管理和越界访问保护，这有助于避免许多常见的内存错误和安全问题。而C语言中的字符串处理需要手动进行，如果处理不当，可能会导致内存泄漏、无效内存访问等问题。
  5. 标准化和可扩展性：C++中的string类遵循C++标准库的接口设计规范，这意味着你可以在不同的C++程序中使用它，而无需担心兼容性问题。此外，string类是一个可扩展的类，这意味着我们可以向其添加新的功能和特性。而C语言中的字符串处理没有这样的标准化和可扩展性。
  • ☑️在C++中，学习string类是非常重要的：
  1. 常见的需求：在编程中，处理字符串是非常常见的需求。无论是处理用户输入、文本文件、网络数据，还是其他各种情况，字符串都是基本的数据类型。string类提供了一套完整的方法和特性来处理这些需求。
  2. 高效性：string类是高度优化的。它使用了一系列内部机制来确保字符串操作的高效性，例如，通过连续的内存块来存储字符串，以及使用动态内存分配来适应字符串的大小变化。
  3. 安全性：string类提供了许多安全特性，例如自动内存管理和越界访问保护。这可以帮助你避免许多常见的内存错误和安全问题。
  4. 标准化的接口：string类遵循C++标准库的接口设计规范，这意味着你可以在不同的C++程序中使用它，而无需担心兼容性问题。
  5. 可扩展性和灵活性：string类是一个可扩展的类，这意味着我们可以向其添加新的功能和特性。此外，由于其灵活的接口设计，我们可以轻松地使用它与其他C++库进行集成。
  6. 社区支持和文档：string类是C++标准库的一部分，这意味着你可以从大量的在线资源和文档中获取有关它的信息。此外，由于其广泛的使用，你也可以从大量的开源项目和代码库中学习和借鉴有关它的使用方法。

因此，学习string类对于提高你的C++编程技能和解决实际问题是非常有帮助的。

🧑‍🎓标准库中的string类(了解)

 
string类的文档介绍：-> string类的文档介绍 <-。

  1. 字符串是表示字符序列的类
  2. 标准的字符串类提供了对此类对象的支持，其接口类似于标准字符容器的接口，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。
  3. string类是使用char(即作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。
  4. string类是basic_string模板类的一个实例，它使用char来实例化basic_string模板类，并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数(根于更多的模板信息请参考basic_string)。
  5. 注意，这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。

总结：

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

在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std;

🧑‍🎓string类一些常用的方法

  1. string类对象的常见构造

在这里插入图片描述

void Teststring()
{
 	string s1; // 构造空的string类对象s1
 	string s2("hello bit"); // 用C格式字符串构造string类对象s2
 	string s3(s2); // 拷贝构造s3
}
  1. string类对象的容量操作

在这里插入图片描述

// 测试string容量相关的接口
// size/clear/resize
void Teststring1()
{
	// 注意：string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出
	string s("hello, bit!!!");
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.length() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;

	// 将s中的字符串清空，注意清空时只是将size清0，不改变底层空间的大小
	s.clear();
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;

	// 将s中有效字符个数增加到10个，多出位置用'a'进行填充
	// “aaaaaaaaaa”
	s.resize(10, 'a');
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;

	// 将s中有效字符个数增加到15个，多出位置用缺省值'\0'进行填充
	// "aaaaaaaaaa\0\0\0\0\0"
	// 注意此时s中有效字符个数已经增加到15个
	s.resize(15);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;

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

//====================================================================================
void Teststring2()
{
	string s;
	// 测试reserve是否会改变string中有效元素个数
	s.reserve(100);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;

	// 测试reserve参数小于string的底层空间大小时，是否会将空间缩小
	s.reserve(50);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
}

注意：

  • 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。
  1. string类对象的访问及遍历操作

在这里插入图片描述

// string的遍历
// begin()+end()   for+[]  范围for
// 注意：string遍历时使用最多的还是for+下标 或者 范围for(C++11后才支持)
// begin()+end()大多数使用在需要使用STL提供的算法操作string时，比如：采用reverse逆置string
void Teststring3()
{
	string s1("hello Bit");
	const string s2("Hello Bit");
	cout << s1 << " " << s2 << endl;
	cout << s1[0] << " " << s2[0] << endl;

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

	// s2[0] = 'h';   代码编译失败，因为const类型对象不能修改
}

void Teststring4()
{
	string s("hello Bit");
	// 3种遍历方式：
	// 需要注意的以下三种方式除了遍历string对象，还可以遍历是修改string中的字符，
	// 另外以下三种方式对于string而言，第一种使用最多
	// 1. for+operator[]
	for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
		cout << s[i] << endl;

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

	// string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
	// C++11之后，直接使用auto定义迭代器，让编译器推到迭代器的类型
	auto rit = s.rbegin();
	while (rit != s.rend())
		cout << *rit << endl;

	// 3.范围for
	for (auto ch : s)
		cout << ch << endl;
}
  1. string类对象的修改操作

在这里插入图片描述

// 1. 插入(拼接)方式：push_back  append  operator+= 
// 2. 正向和反向查找：find() + rfind()
// 3. 截取子串：substr()
// 4. 删除：erase
void Teststring5()
{
	string str;
	str.push_back(' ');   // 在str后插入空格
	str.append("hello");  // 在str后追加一个字符"hello"
	str += 'b';           // 在str后追加一个字符'b'   
	str += "it";          // 在str后追加一个字符串"it"
	cout << str << endl;
	cout << str.c_str() << endl;   // 以C语言的方式打印字符串

	// 获取file的后缀
	string file("string.cpp");
	size_t pos = file.rfind('.');
	string suffix(file.substr(pos, file.size() - pos));
	cout << suffix << endl;

	// npos是string里面的一个静态成员变量
	// static const size_t npos = -1;

	// 取出url中的域名
	string url("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");
	cout << url << endl;
	size_t start = url.find("://");
	if (start == string::npos)
	{
		cout << "invalid url" << endl;
		return;
	}
	start += 3;
	size_t finish = url.find('/', start);
	string address = url.substr(start, finish - start);
	cout << address << endl;

	// 删除url的协议前缀
	pos = url.find("://");
	url.erase(0, pos + 3);
	cout << url << endl;
}

注意：

  • 在string尾部追加字符时，s.push_back(c) / 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。
  1. string类非成员函数

在这里插入图片描述

上面的几个接口大家了解一下。string类中还有一些其他的操作，这里不一一列举，大家在需要用到时不明白了查文档即可。

  1. 小试牛刀

✅仅仅反转字母
✅字符串中的第一个唯一字符
✅字符串最后一个单词的长度
✅验证回文串
✅字符串相加

🏆写在最后

💝本章主要是给大家介绍C++当中的string类。无论你是不是C++选手，string类都是陪伴你左右的~它的优点是真的多：易于使用，内存管理，安全性，效率，可读性，兼容性。对于string类的学习，还是要多看，多敲，多尝试，后面也是一样 ~ 😊

❤️‍🔥后续将会继续输出有关C++的文章，你们的支持就是我写作的最大动力！

感谢阅读本小白的博客，错误的地方请严厉指出噢~

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