Cpp::STL—string类的使用与理解(下)(9)

news2024/11/18 15:50:27

文章目录

  • 前言
  • 一、string类对象的修改
    • operator+= (重点)
    • assign
    • insert
    • erase
    • replace
    • c_str
  • 二、string类对象的查找
    • find
    • rfind
    • substr
  • 三、string类非成员函数
    • operator+
    • relational operator
    • getline
  • 四、VS和g++下string结构说明
    • vs下string的结构
    • g++下string结构
  • 总结

前言

  我认为要想详尽认识string，请看该文档
  接上篇，我们继续来学习string这个类吧
  正文开始！

一、string类对象的修改

在这里插入图片描述

函数名称功能说明
operator+= (重点)在字符串后追加字符串或字符
append在字符串后拼接
push_back在字符串后尾插字符c
assign（奇葩）将空间中数据清空再添加所需内容
insert从某个位置开始插入字符
erase从某个位置开始删除len个字符
replace在字符串中某个区间位置的字符进行字符替换
pop_back尾删一个字符

operator+= (重点)

在这里插入图片描述
这个重载真的给了很大的自由度!，做到了让字符串可以加字符串、C字符串甚至是一个字符

在这里插入图片描述

所以，你会发现push_back()和append()没什么必要学习，至少我是真的懒得学这两个，如果真有需要，那看文档也是很方便的事

assign

功能:将空间中数据清空再添加所需内容，就是赋值的意思，如果出现空间不足问题，会自动扩容满足当前空间需求

int main()
{
	string str1("hello world");
	str1.assign("xxx");

	cout << str1 << endl; // xxx

	return 0;
}

记一下吧，虽然我目前还没遇到过具体实用场景

insert

功能：从字符串的某个位置开始插入

我们不妨来看下它的三个还算能用到的重载
string& insert (size_t pos, const string& str);
string& insert (size_t pos, const char* s);
iterator insert (iterator p, char c);

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

int main()
{
	string s("C"); // C

	// insert(pos, str)在pos位置插入字符串str
	s.insert(1, "S"); // CS

	// insert(pos, string)在pos位置插入string对象
	string t("D");
	s.insert(2, t); // CSD

	// insert(pos, char)在pos位置插入字符char
	s.insert(s.end(), 'N'); // CSDN
	
	cout << s << endl; // CSDN
	return 0;
}

erase

功能：从字符串的某个位置开始删除
在这里插入图片描述

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

int main()
{
	string s("I like C++!!!");

	// erase(pos, n) 删除 pos 位置开始的 n 个字符
	s.erase(8, 5); // I like C

	// erase(pos) 删除 pos 位置的字符
	s.erase(s.end()-1); // I like

	// erase(pos1, pos2) 删除 [pos1pos2) 上所有字符
	s.erase(s.begin() + 1, s.end()); // I

	cout << s << endl; // I
	return 0;
}

replace

功能：在字符串中某个区间位置的字符进行字符替换
在这里插入图片描述

我们来注意这两个重载：
string& replace (size_t pos, size_t len, const char* s);
string& replace (size_t pos, size_t len, size_t n, char c);

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

int main()
{
	string s("hello world");

	// replace(pos, len, str)将pos位置开始的len个字符替换为字符串str
	s.replace(6, 4, "CSDN"); // hello CSDNd

	// replace(pos, len, n, char)将pos位置开始的len个字符替换为n个字符char
	s.replace(10, 1, 3, '!'); // hello CSDN!!!
	cout << s << endl;
	
	return 0;
}

对于insert、erase、replace来说，底层逻辑是挪动数据，时间复杂度很高，效率很低，能不使用就不使用，建议多使用operator+=

c_str

功能：返回C格式字符串（包括’\0‘）
在这里插入图片描述

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

int main()
{
	string s("hello world ");

	const char* str = s.c_str();
	cout << str << endl; // hello world 

	return 0;
}

二、string类对象的查找

find

功能：如果找到相对应的字符或字符串后，find会返回该字符或字符串首位所在的索引位置(从0开始的下标索引位置)，如果没有匹配成功，find则会返回npos(-1)
在这里插入图片描述

同样，我们观察这三个重载即可：
size_t find(const string& str, size_t pos = 0) const;
size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const
size_t find(char c,size_t pos = 0) const

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

int main()
{
	string s1("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");

	// find(string)正向搜索与string对象所匹配的第一个位置
	string s2("www");
	size_t pos1 = s1.find(s2);
	cout << pos1 << endl; // 7

	// find(str)正向搜索与字符串str所匹配的第一个位置
	char str[] = "cplusplus.com";
	size_t pos2 = s1.find(str);
	cout << pos2 << endl;  // 11

	// find(char)正向搜索与字符char所匹配的第一个位置
	size_t pos3 = s1.find(':');
	cout << pos3 << endl; // 4
	
	return 0;
}

rfind

功能：如果找到相对应的字符或字符串后，rfind会返回该字符或者返回该字符串最后一个字符所在的索引位置;如果没有匹配成功，rfind则会返回npos(-1)
在这里插入图片描述

size_t rfind (const string& str, size_t pos = npos) const;
size_t rfind (const char* s, size_t pos = npos) const;
size_t rfind (char c, size_t pos = npos) const;

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");

	// rfind(string)反向搜索与string对象所匹配的第一个位置
	string s2("string");
	size_t pos1 = s1.rfind(s2);
	cout << pos1 << endl; //42

	// rfind(str)反向搜索与字符串str所匹配的第一个位置
	char str[] = "reference";
	size_t pos2 = s1.rfind(str);
	cout << pos2 << endl;  //25

	// rfind(char)反向搜索与字符char所匹配的第一个位置
	size_t pos3 = s1.rfind('/');
	cout << pos3 << endl; //53
	
	return 0;
}

substr

功能：在str中pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回
在这里插入图片描述

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

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;
}

三、string类非成员函数

  接下来介绍以下函数不属于string类中函数，而是属于全局函数。如果需要使用需要使用对应的头文件
在这里插入图片描述

operator+

在这里插入图片描述
  一样冗余的令人忍俊不禁，const char* s 能被隐式类型转换为 const string s，但一想可能早期CPU性能不行，于是很多情况下我们还是写了两种可能，这确实有一定的积极意义，其实可以想象当时编写string类的人的矛盾与纠结，但最后还是把不同的情况都给了出来，这可以看出来C++追求运行效率性能的决心

relational operator

在这里插入图片描述
  比较大小，注意我们比较的是字典序

getline

字符串里面最后一个单词的长度
我们不妨先来看这一道编程题
在这里插入图片描述
你可能感觉很简单，流插入一下str，并且反向查找空格字符

但是你会发现这样通过不了，如果你用的是cin >> str的话，原因在于读取字符串遇到空格或者换行符会终止问题，于是这里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

另一种重载可以支持我们自行设定分隔符
istream& getline (istream& is, string& str, char delim);

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

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

四、VS和g++下string结构说明

注意：下述结构是在32位平台下进行验证，32位平台下指针占4个字节，有些内容暂时看不懂没关系，后期有个更全面的掌握再回头看也不迟，只是你要有个不同平台下string类的实现有很大的不同这个认识即可

vs下string的结构

  string总共占28个字节，内部结构稍微复杂一点，先是有一个联合体，联合体用来定义string中字符串的存储空间：

  1. 当字符串长度小于16时，使用内部固定的字符数组来存放
  2. 当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间
union _Bxty
{ 	// storage for small buffer or pointer to larger one
	value_type _Buf[_BUF_SIZE];
	pointer _Ptr;
	char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing
} _Bx;

  这种设计也是有一定道理的，大多数情况下字符串的长度都小于16，那string对象创建好之后，内部已经有了16个字符数组的固定空间，不需要通过堆创建，效率高。
  其次还有一个size_t字段保存字符串长度，一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量，还有一个指针做一些其他事情

故总共占16+4+4+4=28个字节

在这里插入图片描述

g++下string结构

  G++下，string是通过写时拷贝实现的，string对象总共占4个字节，内部只包含了一个指针，该指针将来指向一块堆空间

struct _Rep_base
{
    size_type _M_length;
    size_type _M_capacity;
    _Atomic_word _M_refcount;
};

总结

  使用 std::string 可以显著提高代码的安全性、可读性和可维护性，同时减少了手动内存管理带来的复杂性和风险。在现代 C++ 编程中，std::string 已成为处理字符串的首选工具，除非在特定情况下（如需要与 C 代码库兼容）才会选择使用 C-string
  马上就要来学习string类的底层实现了，期待吧！

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