C++笔记---string类(简单地使用)

1. string类介绍

string类是C++标准库中给出的一种类类型，其目的是为了代替C语言中的字符串。

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。

string类通过运算符重载，基本兼容了C语言中字符串的特性，字符串也可隐式类型转换为string类。

在OJ中，有关字符串的题目基本以string类的形式出现，而且在常规工作中，为了简单、方便、快捷，基本都使用string类，很少有人去使用C库中的字符串操作函数。

2. string类的使用

2.1 string类参考文档

string - C++ Reference

接下来的内容基本都是参考该文档的介绍，进行了相应的总结与拓展。

在使用string类时，必须包含#include<string>以及using namespace std;

2.2 string类的默认成员函数

2.2.1 构造函数

string类构造函数重载列表
默认构造函数	string();
拷贝构造	string(const string& str);
用子串(pos开始，长度为len)拷贝构造	string(const string& str, size_t pos, size_t len = npos);
拷贝字符串	string(const char* s);
拷贝字符串前n个元素	string(const char* s, size_t n);
用字符c填充前n个元素	string(size_t n, char c);

npos是string类的静态成员变量，值为类型为size_t，值为整形最大值。

2.2.2 析构函数

摧毁string对象，释放其分配到的所有空间。析构函数在对象销毁时自动调用，无需我们过多注意。

2.2.3 赋值运算符重载

赋值运算符重载列表
用另一个string对象赋值(深拷贝)	string& operator=(const string& str);
用字符串赋值	string& operator=(const char* s);
用字符赋值	string& operator=(char c);

2.3 string类的常用成员函数

2.3.1 迭代器相关

迭代器是STL容器的通用迭代访问媒介，包含4类：

迭代器类型及对应函数
正向迭代器	string::iterator	begin()---end()
反向迭代器	string::reverse_iterator	rbegin()---rend()
const正向迭代器	string::const_iterator	crbegin()---crend()
const反向迭代器	string::const_reverse_iterator	crbegin()---crend()

四个对应函数分别可以获取四类迭代器。

正向迭代器即正向对字符串访问，反向迭代器即逆向对字符串访问，const修饰的用于const对象。

int main()
{
	string s("hello world");
    // 正向迭代
	string::iterator it = s.begin();
	while(it != s.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}
	cout << endl;
    
    // 逆向迭代
    string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
    while(rit != s.rend())
    {
        cout << *rit << " ";
        rit++;
    }
    cout << *rit << endl;

	return 0;
}

2.3.2 容量大小相关

string类的对象至少包含size，capacity和str三个成员变量，下面的函数与之有关：

对对象容量操作的重要函数
size_t size() const;	返回字符串有效字符长度
size_t length() const;	返回字符串有效字符长度(与size完全相同)
size_t capacity() const;	返回空间总大小
bool empty() const;	检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false
void clear() const	清空有效字符
void reserve(size_t n = 0);	为字符串预留空间
void resize(size_t n, char c = '\0');	将有效字符的个数该成n个，如果size变大，多出的空间用字符c填充

注意：

1. 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()。

2. clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

3. 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。

4. reserve(size_t res_arg=0)：为string预留空间，不改变有效元素个数，当reserve的参小于string的底层空间总大小时，reserver不会改变容量大小。

2.3.3 对象访问即遍历操作

string类对"[]"进行了重载，我们可以像访问字符串一样，使用"[]"对string类的对象的字符元素进行访问。

遍历string的方式有三种：

1. for + []

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

int main()
{
	string s("hello world");
	for (int pos = 0; pos < s.size(); pos++)
	{
		cout << s[pos] << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

2. 迭代器

前面已经对这种遍历方式进行过介绍，此处不再重复
3. 范围for

对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此 C++11中引入了基于范围的for循环。

for循环后的括号由冒号“ ：”分为两部分：第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围，自动迭代，自动取数据，自动判断结束。

范围for可以作用到数组和容器对象上进行遍历，范围for的底层很简单，容器遍历实际就是替换为迭代器，这个从汇编层也可以看到。

int main()
{
    string s("hello world");
    for (auto ch : s)
    {
        cout << ch << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

补充：

auto关键字表示让编译器在编译时自动推导出变量的类型，这里的auto其实在编译时就被替换为了char，因为范围for从s中读取到的数据类型为char。

auto关键字的注意事项：

1. auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。

2. 用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&。

3. 当在同一行用auto声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。

4. auto不能作为函数的参数，可以做返回值，但是建议谨慎使用。

5. auto不能直接用来声明数组。

2.3.4 string类对象的修改操作

string类重点操作函数
void push_back(char c)	string尾部插入单个字符
string& append(const string& str); string& append(const string& str, size_t subpos, size_t sublen); string& append(const char* s); string& append(const char* s, size_t n); string& append(size_t n, char c);	string尾部插入字符或字符串(或子串)
string& operator+=(const string& str); string& operator+=(const char* s); string& operator+=(char c);	string尾部插入单个字符或字符串
const char* c_str() const;	返回char*类型指针指向的字符串
find / rfind string::find - C++ Reference string::rfind - C++ Reference	返回string中第一个(最后一个)与参数指定内容(串或字符)相匹配的位置
find_first_of / find_last_of string::find_first_of - C++ Reference string::find_last_of - C++ Reference	返回string中第一个(最后一个)与参数限定范围内的字符的位置
find_first_not_of / find_last_not_of string::find_first_not_of - C++ Reference string::find_last_not_of - C++ Reference	返回string中第一个(最后一个)不在参数限定范围内的字符的位置
string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) const;	在str中从pos位置开始，截取len个字符，然后将其返回

注意：

1. 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。

2. 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。

2.4 非成员函数

常用非成员函数
operator+	合并两个字符串(string或C语言格式)并返回合并后的string
operator<<	使string类型支持流输出
operator>>	使string类型支持流提取
swap	交换两个string对象的内容(直接交换size，capacity，str的值，效率高)
getline	从流中持续读取字符放入string对象中，直到遇到指定字符(默认为换行符)