『C++成长记』string使用指南

news2025/1/31 8:06:41

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📚系列专栏：C++

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目录

一、string类介绍

二、string类的常用接口说明

📒2.1string类对象的常见构造

📒2.2string类对象的容量操作

📒2.3string类对象的访问及遍历操作

📒2.4string类对象的修改操作

​编辑

📒2.5string类对象的查找接口

📒2.6string类非成员函数

🗒️前言：

C语言中，字符串是以'\0'结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数， 但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP的思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能还会越界访问。C++中引入了string类，给我们提供了便利。

一、string类介绍

  • string是表示字符串的字符串类
  • string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。
  • string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string string;。
  • 不能操作多字节或者变长字符的序列。

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

二、string类的常用接口说明

📒2.1string类对象的常见构造

🎀string()

    构造空的string类对象，即空字符串。

int main()
{
    string s1;
    cout << s1 << endl;
    return 0;
}

🎀string(const char* s)

    用一个C的字符串（或字符数组）来构造一个string类的对象。

int main()
{
    string s1("hellow world");
    cout << s1 << endl;
    return 0;
}

🎀string(size_t n, char c)

    用 n 个字符来构建string类对象。

int main()
{
    string s1(5, 'x');
    cout << s1 << endl;
    return 0;
}

🎀string(const string&s)

     string类的拷贝构造，用于构建一个和存在的s1一模一样的对象。

int main()
{
    string s1(5, 'x');
    string s2(s1);
    cout << s2 << endl;
    return 0;
}

🎀string(const string& str，size_t pos，size_t len=npos)

    复制str从pos位置开始len个字符的部分，使用一个已存在的string类对象的一部分来创建一个新的string类对象。

小Tips：nops是string类里面的一个静态成员变量，它是size_t类型，初始化为-1，即表示整型的最大值。

int main()
{
    string s1("hellow world");
    string s2(s1, 7, 5);
    cout << s2 << endl;
    return 0;
}

🎀string(const char* s，size_t n)

    用 s 所指向字符串（或字符数组）的前 n 个字符来初始化创建一个string类对象。

int main()
{
    char s[] = "hellow ,world";
    string s1(s, 6);
    cout << s1 << endl;
    return 0;
}

📒2.2string类对象的容量操作

🎀size()

    返回字符串有效字符长度

int main()
{
    string s1("hellow world");
    string s2("hellow C++");
    cout << s1.size() << endl;
    cout << s2.size() << endl;
    return 0;
}

🎀length()

    返回字符串有效字符长度

int main()
{
    string s1("hellow world");
    string s2("hellow C++");
    cout << s1.length() << endl;
    cout << s2.length() << endl;
    return 0;
}

小Tips：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()。

🎀capacity()

    返回string对象空间的总大小。

int main()
{
    string s1("hellow world");
    string s2("hellow world xxxxxxx");
    cout << s1.capacity() << endl;
    cout << s2.capacity() << endl;
    return 0;
}

小Tips：capacity()会返回对象空间的总大小，这个空间是存储有效字符的空间，实际上会多开辟一个空间，存储‘\0’。同一个对象在不同的环境开辟的空间不同，在不同环境下扩容机制也不同。

📖VS下的扩容机制

int main()
{
    string s1("hellow world");
    size_t old = s1.capacity();
    cout << old << endl;
    for (size_t i = 0; i < 100; i++)
    {
        s1.push_back('x');
        if (old != s1.capacity())
        {
            cout << s1.capacity() << endl;
            old = s1.capacity();
        }
    }
    return 0;
}

VS下默认开辟15个空间用来存储数据（本质上是开16个空间，因为还要存‘/0’），第一次扩容是2倍，后面都是以1.5倍的大小去扩容。 

📖Linux下的扩容机制

在Linux环境下最初对象需要多少空间就开多少，后面一次按照2倍的大小进行扩容。

🎀reserve(size_t n = 0)

    为字符串预留空间。直接一次开辟n个空间，可以用来存储n个有效字符，可以避免每次都要去扩容。

int main()
{
    string s1("hellow world");
    s1.reserve(100);
    size_t old = s1.capacity();
    cout << s1.capacity() << endl;
    for (size_t i = 0; i < 100; i++)
    {
        s1.push_back('x');
        if (old != s1.capacity())
        {
            cout << s1.capacity() << endl;
            old = s1.capacity();
        }
    }
    return 0;
}

小Tips：当我们确定需要多少空间，就可以使用reserve()提前开辟好空间即可，可以减少扩容次数， 大部分的扩容都是异地扩容，扩容次数过多会影响效率。

🎀resize(size_t n = 0, char c)

    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，当n小于当前字符串的长度size()，会保留前n个字符，将第n个字符后面的所以字符删除；当n大于当前字符串的长度size()，先会进行扩容，不同的是当字符个数增多时：resize(size_t 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。

int main()
{
    string s1("hellow world");
    cout << s1 << endl;
    cout << s1.size() << endl;
    cout << s1.capacity() << endl;

    s1.resize(100,'x');
    cout << s1 << endl;
    cout << s1.size() << endl;
    cout << s1.capacity() << endl;
    return 0;
}

小Tips：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只会影响容量，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,即不会缩容。

  • reserve只影响容量，不影响数据
  • resize既影响容量，也影响数据

🎀clean()

    清理有效字符，不改变容量大小

int main()
{
	
    string s1("Hello C++!");
    cout << "清空之前的size:" << s1.size() << endl;
    cout << "清空之前的capacity:" << s1.capacity() << endl;
    s1.clear();
    cout << "清空之后的size:" << s1.size() << endl;
    cout << "清空之后的capacity:" << s1.capacity() << endl;
    return 0;
}

小Tips：clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

📒2.3string类对象的访问及遍历操作

🎀operator()

    返回pos位置的字符

int main()
{
    string s1 = "hellow world";
    for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
    {
        cout << s1[i];
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

小Tips：如果字符串是const限定的，则该函数返回const char&。否则，它将返回char&。at借口与operator[]借口功能类型，operator[]接口发生越界访问，程序会直接报错；at接口发生越界访问的时候会抛出异常。

🎀begin、end/rebegin、rend

    begin获取对象第一个字符的迭代器，end获取对象最后一个字符下一个位置的迭代器

int main()
{
    string s1 = "hellow world";
    string::iterator it = s1.begin();
    while (it ！= s1.end())
    {
        cout << *it;
        it++;
    }
    cout << endl;

    string::reverse_iterator it = s1.rbegin();//反向迭代器
	while (it ！= s1.rend())
	{
		cout << *it;
		it++;
	}
	cout << endl;
    return 0;
}

如上代码我们看到迭代器和指针的使用方法类似，都可以解引用和++，对象也可以修改。但迭代器的这些操作都是通过运算符重载来实现的。

小Tips：迭代器区间永远都是左闭右开，迭代器类型作为类的内置类型可以通过类名::itertator直接访问，例如：string::itertator就表示string类里面的迭代器类型。普通迭代器可读可写，const迭代器限制的是其指向的内容，只能读不能写，而const迭代器本身可以修改。

🎀范围for

int main()
{
    string s1("Hello world");
    for (auto it : s1)
    {
        cout << it;
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

 小Tips：范围for就是基于迭代器实现的，在底层范围for会转化成正向迭代器。

📒2.4string类对象的修改操作

🎀push back

    在字符串后尾插字符c

int main()
{
    string s1("Hello world");
    cout << "追加前:" << s1 << endl;

    s1.push_back('x');
    cout << "追加后:" << s1 << endl;
    return 0;
}

🎀append

    在字符串后追加一个字符串，它有六种重载形式，如下图所示：

int main()
{
    string s1("Hello world");
    cout << "追加前:" << s1 << endl;
    s1.append("xxxxxxx");
    cout << "追加后:" << s1 << endl;

    string s2 = "abcdefg";
    cout << "追加前:" << s1 << endl;
    s1.append(s2, 2, 4);
    cout << "追加后:" << s1 << endl;
    return 0;
}

🎀operator+=

    通过重载运算符+=实现追加，该运算符重载有三种重载实现形式，如下图所示：

int main()
{
    string s1("Hello world");
    cout << "追加前:" << s1 << endl;
    s1 += "xxxxxx";
    cout << "追加后:" << s1 << endl;

    string s3 = "abcdefg";
    string s2("Hello world");
    cout << "追加前:" << s2 << endl;
    s2 += s3;
    cout << "追加后:" << s2 << endl;
    return 0;
}

小Tips：在string尾部追加字符的三种方式中，+=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。

📒2.5string类对象的查找接口

🎀find

    从字符串的pos位置开始往后查找字符或字符串，返回其在当前字符串中的位置。

int main()
{
    string s1 = "hellow world";
    string s2 = "world";
    size_t pos = s1.find(s2);
    cout << pos << endl;
    return 0;
}

 🎀substr

     在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

int main()
{
    string s1 = "test.txt.cpp";
    size_t pos = s1.rfind('.');
    if (pos != string::npos)
    {
        string s2 = s1.substr(pos);
        cout << s2 << endl;
    }
    return 0;
}

📒2.6string类非成员函数

函数名称功能说明
operator+尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低
operator>>输入运算符重载
operator<<输出运算符重载
getline获取一行字符串
relational operators大小比较

小Tips：operator>>和getline的区别在于，前者遇到空格‘  ’和换行‘\n’会截止，而后者默认只有遇到换行‘\n’才截止，因此当我们需要从键盘读取一个含有空格的字符串是，只能用getline。

🎁结语： 

     本次的内容到这里就结束啦。希望大家阅读完可以有所收获，同时也感谢各位读者三连支持。文章有问题可以在评论区留言，博主一定认真认真修改，以后写出更好的文章。你们的支持就是博主最大的动力。

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