string的介绍与使用

引言
string类常用接口
- 构造函数
- 容量操作
- - size与length
  - capacity
  - resize
  - reserve
  - clear
  - empty
- 元素访问
- - 迭代器访问
  - - begin
    - end
    - rbegin
    - rend
    - 范围for
  - 下标访问
- 字符串修改
- - insert
  - append
  - push_back
  - operator+=
  - pop_back
  - erase
- 字符串查找
- - find
  - rfind
- 非成员函数
- - operator>>
  - operator<<
总结

引言

在C语言部分，我们对于字符串的操作经常借助C标准库提供的一系列操作字符串的库函数（strlen等）来实现的。
但是，这样去操作字符串，函数与其操作的字符串是分离的，不符合面向对象的思想，使用时较为麻烦；而且需要自己管理底层的空间，容易导致越界访问的问题。

在C++标准库中提供了管理字符串的string类，封装了方法与元素使操作字符串时更加方便：
在这里插入图片描述

strings是表示字符序列的对象
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
……（后面会详细介绍）

使用string类时，必须包含#include<string>头文件以及using namespace std;
string文档详解

string类常用接口

string类的元素其实与之前实现的顺序表类似，包括一个指针指向存储数据的空间（_date）、另两个数字表示元素个数（_size）与容量（_capacity）。

构造函数

在这里插入图片描述
string的构造方式有许多，包括无参构造、拷贝构造、C字符串构造、字符串中部分构造等：

例如：

//测试各种string的构造重载

int main()
{
	//无参构造s1
	string s1;
	cout << "1: " << s1 << endl;
	//使用C字符串（字符串常量）构造s2
	string s2("hello qqq");
	cout << "2: " << s2 << endl;
	//使用string对象s2拷贝构造s3
	string s3(s2);
	cout << "3: " << s3 << endl;
	//使用s2从下标为6的位置后的字符构造s4
	string s4(s2, 6);
	cout << "4: " << s4 << endl;
	//使用常量字符串的前5个字符构造s5
	string s5("abcdef", 5);
	cout << "5: " << s5 << endl;
	//使用6个字符'q'构造s6
	string s6(6, 'q');
	cout << "6: " << s6 << endl;
	//使用s6首尾位置的迭代器构造s7
	string s7(s6.begin(), s6.end());
	cout << "7: " << s7 << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
接下来就逐一说明：

无参构造了一个string对象s1，所以打印s1时没有显示内容；
在前面的内容中已经对类和对象有了一定的了解，使用cout << s1 << endl;打印类对象实际是 <<运算符重载
使用常量字符串"hello qqq"构造对象s2；
拷贝构造，使用类对象s2拷贝构造s3；
使用类对象s2从下标为6的位置以后的元素构造s4，第三个参数使用缺省参数；
这个构造函数的重载形式是有三个参数：const string& str、size_t pos、size_t len = npos，表示用str类中从pos位置开始的len个字符构造一个新类对象。len是一个缺省参数，缺省值为npos，string中定义npos的值为-1，放在一个无符号数len中就将是一个很大的数，即表示用从pos位置以后的所有元素构造
使用常量字符串"abcdef"的前5个字符构造s5，即"abcde"；
使用6个字符'q'构造string对象s6；
使用迭代器区间，从s6.begin()到s6.end()来构造s7，这个区间是左闭右开的；
迭代器iterator，提供了一种统一的方式来访问集合中的元素，而不需要了解底层集合的具体实现细节，使用时类似于指针（string中就是指针）。这里的构造重载是一种模板，这意味着不仅可以使用string的迭代器区间来构造string对象。

容量操作

对于容量的操作，就是对成员变量_size与_capacity的操作，这里只介绍常用的几种
在这里插入图片描述

size与length

在这里插入图片描述

size()与length()的作用都是求string对象中的数据长度，他们的返回值相同，但是由于历史版本原因存在两个成员函数。

int main()
{
	string s1("abcdefg");
	cout << s1.size() << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

需要注意的是：string对象与C字符串不同，C字符串以'\0'为结束标志，所以在使用strlen计算字符串长度时是以'\0'为结束标志的；而对于string，没有结束标志，它的长度其中存储的字符的个数，也就是其属性_size的值。
例如当string对象存储的字符序列中存在'\0'：

int main()
{
	string s1("abcdefg");
	s1 += '\0';
	s1 += "666666";
	cout << s1.size() << endl;
}

在这里插入图片描述

可以通过resize()函数来改变string中元素个数

capacity

capacity()用于查看string对象的容量
在这里插入图片描述

int main()
{
	string s1("abcdefg");
	cout << s1.capacity() << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

capacity的值会大于等于size的值，容量大于等于元素个数，这不难理解。

当我们修改string对象中的字符序列时，可能会出现修改后的size大于capacity的情况，这时就会发生扩容。扩容一般为一倍或一点五倍扩（不同环境下不同）。但是容量大小不会大于size的理论最大值，这个值可以通过max_size函数查到，不同环境下的值会有不同。

vs2019下扩容演示（1.5倍）：

int main()
{
	string s1;
	size_t old = 0;
	while (s1.capacity() <= 128)
	{
		s1 += '6';
		if (old != s1.capacity())
		{
			cout << s1.capacity() << endl;
			old = s1.capacity();
		}
	}
	return 0;
}

在这里插入图片描述

resize

resize用于修改string对象字符序列的元素个数，即_size的值
在这里插入图片描述
resize函数有两个重载版本，可以将string对象的字符个数改为n个：
当n小于原string对象的_size时，将保留原对象的前n个字符，_size的值为n；
当n大于原string对象的_size时，将保留原字符，超出原_size的部分使用传参指定的字符c补足，若未传参，使用'\0'补足。

int main()
{
	//使用常量字符串初始化string对象s1
	string s1("abcde");
	cout << s1 << " " << s1.size() << endl;
	//将s1元素个数删到3
	s1.resize(3);
	cout << s1 << " " << s1.size() << endl;
	//使用字符！将s1元素个数增加到10
	s1.resize(10, '!');
	cout << s1 << " " << s1.size() << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

reserve

reserve用于修改string对象的容量，即_capacity的值
在这里插入图片描述
reserve接收一个size_t型的参数n，表示将string对象的容量扩展至n个字符（或大于n个字符），函数并不会改变string字符序列的长度（元素个数）。

（当n的值小于原对象的容量时，函数行为取决于容器实现，但最后的容量一定大于n的值）

int main()
{
	//使用常量字符串初始化string对象s1
	string s1("abcde");
	cout << s1 << " " << s1.capacity() << endl;
	//将s1扩容至50
	s1.reserve(50);
	cout << s1 << " " << s1.capacity() << endl;
	//将s1缩容至20
	s1.reserve(20);
	cout << s1 << " " << s1.capacity() << endl;
	//将s1缩容至10
	s1.reserve(10);
	cout << s1 << " " << s1.capacity() << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
在上面的测试中，当使用reserve扩容s1为50时，容量增大到了63；缩容s1为20时，容量没有缩小；缩容s1为10时，容量缩小到了15。均符合上面的叙述。

clear

clear可以清理string对象的字符序列，使其元素个数为0
在这里插入图片描述

int main()
{
	string s1("abcdef");
	cout << s1 << " " << s1.size() << endl;
	s1.clear();
	cout << s1 << " " << s1.size() << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

empty

empty用于判断string对象的字符序列是否为空
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int main()
{
	string s1("abcdef");
	cout << s1 << " " << s1.empty() << endl;
	//清理string后，判断其是否为空
	s1.clear();
	cout << s1 << " " << s1.empty() << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

元素访问

在类和对象部分我们知道，在类外是不能访问类对象的属性的，但是对于string类，可以通过一些方式来访问string中的字符序列的元素：

迭代器访问

迭代器（iterator）提供一种通用的方法，使其能够依序访问某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表达方式。

迭代器的使用与指针类似，可以定义一个对于某个容器的迭代器变量，它指向该容器类型的对象中的某一元素。这意味着迭代器支持类似于指针的解引用*、访问成员->、加减+、- 等操作。

对于string来说，它迭代器的类型为string::iterator，表示这是对于string的迭代器类型，它就可以指向string对象字符序列中的某个元素（对于string来说迭代器底层就是原生指针）：

int main()
{
	string s1("abcdef");
	//使用begin函数返回其第一个字符的迭代器
	string::iterator it = s1.begin();
	cout << *it << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
有一些接口可以帮助我们使用迭代器：

begin

begin可以返回string对象中指向第一个元素的迭代器
在这里插入图片描述
通过begin函数返回的迭代器，可以访问string对象中的首元素，当然这个迭代器+1就可以访问下一个元素：

int main()
{
	string s1("abcdef");
	//使用begin函数返回其第一个字符的迭代器
	string::iterator it = s1.begin();
	cout << *it << endl;
	//it迭代器自增1，指向下一个元素
	++it;
	cout << *it << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

end

end可以返回string对象尾元素的下一个位置的迭代器
在这里插入图片描述
前面提到过，迭代器构成的区间是左闭右开的，所以作为整个字符序列的尾，应该指向的是尾元素的下一个位置。所以对这个返回值解引用就是非法访问，就会导致程序崩溃。

这个方法常用于与begin结合，遍历整个string对象的字符序列：

int main()
{
	string s1("abcdef");
	string::iterator it = s1.begin();
	while (it < s1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

rbegin

rbegin返回一个sting对象尾元素的反向迭代器
在这里插入图片描述
反向迭代器 reverse_iterator，与正向迭代器相反，+1是向前移动，-1是向后移动，不难理解，使用反向迭代器就可以实现倒着遍历string对象。

对rbegin的返回值解引用就是sting对象的尾元素：

int main()
{
	string s1("abcdef");
	//使用rbegin函数返回其最后一个个字符的反向迭代器
	string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();
	cout << *rit << endl;
	//反向迭代器自增，向前移动
	++rit;
	cout << *rit << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

rend

rend返回一个string对象首元素前的位置的反向迭代器

在这里插入图片描述
rend返回的就是倒着遍历string对象时，迭代器区间的右边，是一个开区间，所以指向的是首元素前的位置。

对其解引用就会崩溃，常用于与rdegin结合倒序遍历string对象：

int main()
{
	string s1("abcdef");
	string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();
	while (rit < s1.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

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

范围for可以让我们更简洁的遍历容器中的元素，它依赖迭代器实现：

int main()
{
	string s1("abcdef");
	for (auto e : s1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
auto是一种新的类型指示符，可以简化繁琐的类型名的书写，在编译阶段auto会替换为变量的实际类型

当然，范围for这里的auto也可由我们已知的类型（元素的类型）替换：

int main()
{
	string s1("abcdef");
	for (char e : s1)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

当需要在范围for中修改元素的值时，在类型后加上&即可

int main()
{
	string s1("abcdef");
	for (char& e : s1)
	{
		++e;
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

下标访问

使用[]用下标访问string中的元素，实际是运算符重载operator[]的函数调用：
在这里插入图片描述
用法上与数组的下标访问类似，不过该方法会做越界检查，而数组的越界会崩溃：

int main()
{
	string s1("abcdef");
	for (int i = 0; i < 6; ++i)
	{
		cout << s1[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

字符串修改

string提供了一些方法来管理其中的字符序列：

insert

insert可以实现在string对象的pos位置插入一些字符

在这里插入图片描述
insert有许多的重载版本，包括在pos位置插入一个string对象（的部分）、插入一个C字符串（的前n个元素怒）、插入若干个指定字符、在迭代器位置添加若干字符、在迭代器位置添加一块迭代器区间的数据等等：

int main()
{
	string s("ghijkl");

	//在s1的第4个元素的位置插入string对象s
	string s1("abcdef");
	s1.insert(3, s);
	cout << "1: " << s1 << endl;

	//在s2的第四个位置插s的第3个位置的3个元素
	string s2("abcdef");
	s2.insert(3, s, 2, 3);
	cout << "2: " << s2 << endl;

	//在s3的第四个元素位置插入一个常量字符串
	string s3("abcdef");
	s3.insert(3, "hello 66");
	cout << "3: " << s3 << endl;

	//在s4的第四个元素的位置"hello 66"的前5个元素
	string s4("abcdef");
	s4.insert(3, "hello 66", 5);
	cout << "4: " << s4 << endl;

	//在s5的第四个元素位置插入6个'q'
	string s5("abcdef");
	s5.insert(3, 6, 'q');
	cout << "5: " << s5 << endl;

	//在s6的首元素位置插入6个'q'
	string s6("abcdef");
	s6.insert(s6.begin(), 6, 'q');
	cout << "6: " << s6 << endl;

	//在s7的首元素位置插入'q'
	string s7("abcdef");
	s7.insert(s7.begin(), 'q');
	cout << "7: " << s7 << endl;

	//在s8的首元素位置插入s
	string s8("abcdef");
	s8.insert(s8.begin(), s.begin(), s.end());
	cout << "8: " << s8 << endl;

	return 0;
}

在这里插入图片描述

（但是在string对象字符序列中间插入元素时，会发生移动，所以效率不高，尽量少用）

不难发现，string的接口是有些冗余的，这里面的一些接口，并不是必须要使用的

append

append用于在string对象末尾追加一块内容

在这里插入图片描述
与上面类似，append也实现了许多的重载版本，例如在string对象末尾插入一个string对象（的部分）、插入一个C字符串（的前n个元素）、插入若干个指定字符、插入一个迭代器区间中的数据等等

int main()
{
	string s("ghijkl");

	//在s1后追加s
	string s1("abcdef ");//为观察清晰，在sn的末尾加上' '
	s1.append(s);
	cout << "1: " << s1 << endl;

	//在s2后追加s从第一个元素开始的3个元素
	string s2("abcdef ");
	s2.append(s, 0, 3);
	cout << "2: " << s2 << endl;

	//在s3后追加"hello 66"
	string s3("abcdef ");
	s3.append("hello 66");
	cout << "3: " << s3 << endl;

	//在s4后追加"hello 66"的前5个元素
	string s4("abcdef ");
	s4.append("hello 66", 5);
	cout << "4: " << s4 << endl;

	//在s5后追加6个'q'
	string s5("abcdef ");
	s5.append(6, 'q');
	cout << "5: " << s5 << endl;

	//在s6后使用反向迭代器追加倒置的s
	string s6("abcdef ");
	s6.append(s.rbegin(), s.rend());
	cout << "6: " << s6 << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

push_back

push_back即在string对象后尾插一个字符
在这里插入图片描述

int main()
{
	string s1("abcdef ");//为观察清晰，在s1的末尾加上' '
	//给s1尾插'q'
	s1.push_back('q');
	cout << "1: " << s1 << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

operator+=

operator+=即+=的运算符重载，用于在string对象的末尾追加数据
在这里插入图片描述
使用+=，可以在string对象的末尾添加一个string对象、C字符串、一个字符：

int main()
{
	string s("ghijkl");
	//给s1+=s
	string s1("abcdef ");
	s1 += s;
	cout << "1: " << s1 << endl;

	//s2+="qqqqqq"
	string s2("abcdef ");
	s2 += "qqqqqq";
	cout << "2: " << s2 << endl;

	//s3+='q'
	string s3("abcdef ");
	s3 += 'q';
	cout << "3: " << s3 << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

pop_back

pop_back用于在string对象的尾删除一个字符

在这里插入图片描述

int main()
{
	//对s1尾删
	string s1("abcdef");
	cout << "0: " << s1 << endl;
	s1.pop_back();
	cout << "1: " << s1 << endl;
}

在这里插入图片描述

erase

erase用于删除string对象中的部分元素
在这里插入图片描述
erase有3个重载版本，可以实现删除string对象pos位置的len个元素（缺省值为npos）、迭代器位置的一个元素、迭代器区间中的元素：

int main()
{
	//删除s1中第四个元素位置的2个元素
	string s1("abcdef");
	s1.erase(3, 2);
	cout << "1: " << s1 << endl;

	//删除第二个元素
	string s2("abcdef");
	s2.erase(s2.begin() + 1);
	cout << "2: " << s2 << endl;

	//删除s3中第二个元素到倒数第二个元素
	string s3("abcdef");
	s3.erase(s3.begin() + 1, s3.end() - 1);
	cout << "3: " << s3 << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
但是删除string对象字符序列中间的元素时，会发生移动，所以效率不高，尽量少用

字符串查找

find

find用于在string对象中从指定位置向后查找子串

在这里插入图片描述
find有4个重载版本，其中参数pos为查找的起始位置。查找到则返回子串在原串中的位置，否则返回npos（-1u）
需要注意的是，当寻找子串时，必须与原串中完全匹配才会返回值。

借助find，可以实现将一个string对象依据某字符串分割（一个网址的分割）：

int main()
{
	string web("https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/find/");
	size_t b1 = web.find("://");
	if (b1 != string::npos)
	{
		size_t b2 = web.find("/", b1 + 3);
		if (b2 != string::npos)
		{
			string protocol(web.begin(), web.begin() + b1);
			string domain(web.begin() + b1 + 3, web.begin() + b2);
			string uri(web.begin()+ b2 + 1, web.end());
			
			cout << protocol << endl;
			cout << domain << endl;
			cout << uri << endl;
		}
	}
}

在这里插入图片描述

rfind

find用于在string对象中从指定位置向前查找子串

在这里插入图片描述
rfind与find的区别只在于从 pos位置开始向前寻找，在这里就不再赘述了

非成员函数

operator>>

operator>>是流提取运算符重载，借助该运算符重载可以实现使用cin >> 方便的输入string对象
在这里插入图片描述

operator<<

operator<<是流插入运算符重载，借助该运算符重载可以实现使用cout << 方便的输入string对象
在这里插入图片描述

int main()
{
	string s;
	cin >> s;
	cout << s << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

总结

到此，关于string类主要接口的介绍及使用就介绍完了
熟练使用string会使我们在处理字符序列数据时更加方面

接下来的文章中将模拟实现string类的主要接口，欢迎大家持续关注

如果大家认为我对某一部分没有介绍清楚或者某一部分出了问题，欢迎大家在评论区提出

如果本文对你有帮助，希望一键三连哦

希望与大家共同进步哦

string【1】介绍与使用（超详解哦）

string的介绍与使用

引言

string类常用接口

构造函数

容量操作

size与length

capacity

resize

reserve

clear

empty

元素访问

迭代器访问

begin

end

rbegin

rend

范围for

下标访问

字符串修改

insert

append

push_back

operator+=

pop_back

erase

字符串查找

find

rfind

非成员函数

operator>>

operator<<

总结

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