C++STL详解（一）——string类的接口详解（下）

一.string的大小和容量成员函数

1.1size()和length()

1.2capacity()

1.3resize()

1.4reserve()

1.5clear()和empty()

编辑二.string元素的访问

2.1operator[]和at()

2.2范围for

三.string中迭代器相关函数

3.1begin()和end()

3.2rbegin()和rend()

四.string与字符串之间的转换

五.string中子串的提取

5.1substr()

5.2通过copy()提取子串。

六.string中的运算符重载

6.1operator+操作符

6.2输入输出操作符

七.string中getline函数

八.后记

一.string的大小和容量成员函数

1.1size()和length()

在C语言中，我们可以通过下式来计算字符数组中有多少个元素

	sizeof(arr[0]) / sizeof(arr);

在string库中，有如下两个接口可以计算元素个数：

	size();
	length();

如下图所示：

虽然这两个函数都可以完成对元素个数的计算，但我们更推荐使用size()函数计算元素的个数。

这是因为在STL中，都重载了size()这个函数，却没有重载length()函数。

1.2capacity()

capacity()函数用来获取字符串开的空间。

size_t capacity() const;

在这里需要大家注意的是，capacity表示开辟的空间大小，而size求出的是开辟的空间内的元素个数。因此这两个数是可以不相等的。

如下图：

我们发现，我们开了15个空间存储这个字符串，但是只用了其中的七个空间。

1.3resize()

resize是改变当前字符串有效字符个数的函数。

void resize (size_t n);
void resize (size_t n, char c);

resize规则：

当n大于对象当前的size时，将size扩大到n，扩大的字符为c，若c未给出，则默认为’\0’。
当n小于对象当前的size时，将size缩小到n。

我们可以通过下图的代码来验证上述规则：

另外，值得一提的是，如果resize给出的值大于capacity的值的话，会调用扩容函数。

1.4reserve()

reserve()是操作设置capacity的函数。函数原型如下：

void reserve (size_t n = 0);

reserve规则：

当n大于对象当前的capacity时，将capacity扩大到n或大于n。
当n小于对象当前的capacity时，将capacity缩小或什么也不做。

我们可以通过下图来验证上图的规则：

这里需要我们大家注意两点内容

reserer()函数并不会影响到字符串内的字符数据。
reserve()在一些编译器中也可能会缩容。

1.5clear()和empty()

clear()函数用来清空字符串内的字符数据。

void clear();

clear规则：

字符数据清除掉，使其成为空字符串
size设置为0

实例如下：

empty函数进行判空，即判断字符串是否为空字符串。

bool empty() const;

如果字符串为空的话，则返回真。

如果字符串不为空的话，则返回假。

二.string元素的访问

2.1operator[]和at()

string元素的访问有两种方式，我们可以通过重载的[]访问，也可以通过at函数访问。

   char& operator[] (size_t pos);
const char& operator[] (size_t pos) const;
   char& at (size_t pos);
const char& at (size_t pos) const;

由于两者都是传引用返回，因此两者都可以修改数据。

我们先使用operator[]来进行实践：

现在我们通过at来进行实践：

2.2范围for

同样的，我们也可以通过范围for来访问和修改字符串内的数据。

我们可以使用下图中的方式来访问数据：

但是，在使用范围for修改数据时，则需要我们传引用了，否则e只是对象元素的拷贝，对e的修改不会影响到对象的元素。

因此，使用范围for修改数据的正确方法如下：

		for (auto& e : str)
		{
			e = 'x';
		}

三.string中迭代器相关函数

3.1begin()和end()

begin函数：返回一个指向字符串第一个字符的迭代器。

end函数：返回一个指向字符串结束字符的迭代器，即’\0’。

函数原型如下：

    iterator begin();
 const_iterator begin() const;
    iterator end();
 const_iterator end() const;

我们同样可以通过迭代器来访问和修改数据，如下所示：

string str("xiaoqiulaoshi");
string::iterator it1 = str.begin();
while (it1 != str.end())
{
	cout << *it1 << ' ';
	it1++;
}
cout << endl;//x i a o q i u l a o s h i
string::iterator it2 = str.begin();
while (it2 != str.end())
{
	*it2='x';
	it2++;
}
cout << str << endl;//xxxxxxxxxx

3.2rbegin()和rend()

在string库中，还提供了反向迭代器rbegin和rend。

rbegin函数：返回指向字符串最后一个字符的反向迭代器。

rend函数：返回指向字符串第一个字符前面的理论元素的反向迭代器。

函数原型如下：

    iterator rbegin();
 const_iterator rbegin() const;
    iterator rend();
 const_iterator rend() const;

为了方便大家理解，我们来画图表示rbegin和rend的指向。

四.string与字符串之间的转换

在学习过数据结构之后，我们知道实现一个string类，私有成员需要有char* 、size、capacity。

如果我们只需要char*的话，则可以通过c_str()函数来进行转换。

我们将c_str()转换过来的字符串称为C字符串/C风格字符串。也就是我们上文中说的字符序列。

函数原型如下：

const char* c_str() const;

使用方法如下：

const char* str2 = s.c_str();

五.string中子串的提取

我们有两种方法提取子串，分别是通过substr提取以及通过copy出一个字符串的部分字符到另外一个字符串中。

5.1substr()

函数原型如下：

string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;

我们可以通过下面的代码提取子串：

int main()
{	
    string s1("abcdef");
	string s2;

	//substr(pos, n)提取pos位置开始的n个字符序列作为返回值
	s2 = s1.substr(2, 4);
	cout << s2 << endl; //cdef
    return 0;
}

5.2通过copy()提取子串。

函数原型如下：

size_t copy (char* s, size_t len, size_t pos = 0) const;

我们可以通过如下方法来提取子串:

int main()
{
	string s("abcdef");
	char str[20];

	//copy(str, n, pos)复制pos位置开始的n个字符到str字符串
	size_t length = s.copy(str, 4, 2);
	//copy函数不会在复制内容的末尾附加'\0'，需要手动加
	str[length] = '\0';
	cout << str << endl; //dcef
	return 0;
}

六.string中的运算符重载

我们在前面的内容中已经介绍了很多操作符，现在我们再介绍几个操作符。

6.1operator+操作符

operator+操作符和operator+=操作符的作用是类似的。

重载后的+操作符支持如下操作：

string类 + string类
string类 + 字符串
字符串 + string类
string类 + 字符
字符 + string类

譬如如下代码：

int main() {
    // 定义字符串和字符
    string str1 = "Hello";
    string str2 = "World";
    const char* cstr = " C++";
    char ch = '!';

    // 1. string类 + string类
    string result1 = str1 + str2;
    cout << "string + string: " << result1 << endl; // 输出 "HelloWorld"

    // 2. string类 + 字符串 (C风格字符串)
    string result2 = str1 + cstr;
    cout << "string + C-style string: " << result2 << endl; // 输出 "Hello C++"

    // 3. 字符串 + string类
    string result3 = cstr + str2; // C风格字符串 + string类
    cout << "C-style string + string: " << result3 << endl; // 输出 " C++World"

    // 4. string类 + 字符
    string result4 = str1 + ch;
    cout << "string + char: " << result4 << endl; // 输出 "Hello!"

    // 5. 字符 + string类
    string result5 = ch + str1; // char + string类
    cout << "char + string: " << result5 << endl; // 输出 "!Hello"

    return 0;
}

6.2输入输出操作符

我们的string中也重载了输入输出操作符。

	void test15()
	{
		string s;
		cin >> s;//输入
		cout << s<< endl;//输出
	}

我们可以通过这个操作来输入和输出函数。

但是，我们发现了一个问题，如果我们输入的字符串中有空格的话则空格后的字符会进入缓冲区。

因此，我们便可以用到getline函数。

七.string中getline函数

在用>>进行输入操作时，当>>读取到空格便会停止读取，基于此，我们将不能用>>将一串含有空格的字符串读入到string对象中。

这时，我们就需要用getline函数完成一串含有空格的字符串的读取操作了。

getline()函数的原型如下：

istream& getline (istream& is, string& str);

getline函数将从is中提取到的字符存储到str中，直到读取到换行符’\n’为止。

int main()
{
	string s;
	getline(cin, s); //输入：hello k
	cout << s << endl; //输出：hello k
	return 0;
}

同样的，getline也可以自定义分隔符delim终止。

这个版本的getline原型如下：

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

这个函数将从is中提取到的字符存储到str中，直到读取到分隔符delim或换行符’\n’为止。

int main()
{
	string s;
	getline(cin, s, 'D'); //输入：hello CSDN
	cout << s << endl; //输出：hello CS
	return 0;
}

八.后记

string类的接口上是这篇博文：string接口上

有关string类的模拟实现可参考此片博文：string的模拟实现

如果你想更深入的了解string类函数的使用方法，可参考cpp官网：cpp官网

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