C++ STL string类

news2024/10/7 12:18:40

目录

一.为什么学习string类

（1） C语言中的字符串

（2）标准库里面的string类

二. string类的常用接口说明

（1）string类对象的常见构造

（2）string类对象的容量操作

1.size(),length().

2. capacity()

3.empty()

 4.clear()

 5.reserve()

 6.resize()

（3）string类对象的访问及遍历操作

 1.operator[ pos ] ，at(size_t pos)

 2.back()，front()

（4）string类的迭代器

1.begin()，end()

2.rbegin() ，rend()

3.范围for

（5） string类对象的修改操作

1.push_bank( )

 2.append()

3.operator +=

 4.insert ()

 5.erase（）

6.swap（）

（6）字符串相关算法

1.c_str()

 2.find()

3.substr()

（7） 非成员函数重载

1.getline（）

一.为什么学习string类

（1） 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。

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）标准库里面的string类

string类文档

  1. 字符串是表示字符序列的类
  2. 标准的字符串类提供了对此类对象的支持，其接口类似于标准字符容器的接口，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。
  3. string类是使用char(即作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。
  4. 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(根于更多的模板信息请参考basic_string)。
  5. 注意，这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。

总结：
1. string是表示字符串的字符串类
2. 该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。
3. string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator>string;
4. 不能操作多字节或者变长字符的序列

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

（1）string类对象的常见构造

string() （重点）创建空的string类型对象，即空字符串
string(const char* s) （重点）用C-string来构造string类对象
string(size_t n, char c)string类对象中包含n个字符c
string(const string&s) （重点）拷贝构造函数
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	//创建空字符串
	string str1;
	cout << str1 << endl;
	//使用字符串构造对象
	string str2("hello world");
	cout << str2 << endl;
	//使用n个字符构造对象
	string str3(15, '*');
	cout << str3 << endl;
	//拷贝构造函数
	string str4(str2);
	cout << str4 << endl;

	return 0;
}

（2）string类对象的容量操作

课件代码/C++课件V6/string的接口测试及使用/TestString.cpp · will/C++上课 - Gitee.com

1.size(),length().

size()和lenth都是返回字符串有效长度的。

注意：我们一般表示字符串的长度时使用length，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()。

int main()
{
	string str("hello world");
	cout << str.size() << endl;
	cout << str.length() << endl;

	return 0;
}

2. capacity()

capacity()是返回字符串对象的总空间大小的，因为string自己本身是可以扩容的。

int main()
{
	string str("hello world");
	cout << str.size() << endl;
	cout << str.length() << endl;
	cout << str.capacity() << endl;

	return 0;
}

3.empty()

检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false。

int main()
{
	string str("hello world");
	string str1;
	cout << str.empty() << endl;
	cout << str1.empty() << endl;

	return 0;
}

 4.clear()

清楚有效字符。

注意：clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

int main()
{
	string str("hello world hello world hello ");
	cout << "clear前：" << str <<" 容量：" << str.capacity() << endl;
	str.clear();
	cout << "clear前：" << str << "容量：" << str.capacity() << endl;
	return 0;
}

 5.reserve()

为字符串预留空间，我们直到在一些情况下如果我们提前知道了字符串的大小，就可以提前为字符串开好空间，避免后面的扩容带来的效率上的消耗。

注意：实际上的申请后的空间会比我们申请的空间大一些，这也是一种保护机制。但是我们如果我们预留的空间比原本的空间还要小时，此时函数会进行优化，个根据我们存储的串的长度经行合适的改表。

 6.resize()

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。如果 n 小于字符串长度，就删去字符串保留前 n 个。

int main()
{
	string str("abcde");
	cout << str << endl;
	//扩容+初始化
	str.resize(str.size() + 5, '#');
	cout << str << endl;
	//减小长度
	str.resize(4);
	cout << str << endl;

	return 0;
}

（3）string类对象的访问及遍历操作

 1.operator[ pos ] ，at(size_t pos)

operator [ ] 都是返回pos位置的字符，const string类对象调用。operater[ ]是对[ ]的运算符重载，就像数组一样的访问。

注意：两者的区别在，处理越界方面，operator[ ]使用断言处理，而 at(pos) 是抛出一个异常。

int main()
{
	string str("hello");
	for (int i = 0; i < str.size(); i++)
	{
		cout << str[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	for (int i = 0; i < str.size(); i++)
	{
		cout << str.at(i) << " ";
	}
	return 0;
}

 2.back()，front()

back():返回最后一字符，front():返回第一个字符。

（4）string类的迭代器

1.begin()，end()

begin():返回一个迭代器，该迭代器指向字符串的开始字符。

end():返回一个迭代器，该迭代器指向字符串的结束字符。

迭代器，也是一个用来遍历对象的一个东西，它有自己的类型 iterator ，针对begin(),和end(),也都有自己的const版本，也就是仅可读迭代器。string的迭代器的使用和指针差不多。

当前可以这么理解，随着我们STL的不断学习，会对迭代器有更加深刻的理解。

int main()
{
	string str("helloworld");
	//非const迭代器,可读，可写
	for (string::iterator it = str.begin();it!=str.end();it++)
	{
		*it = '*';
	}
	for (string::iterator it = str.begin(); it != str.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
	//const 迭代器 仅可读
	const string str1("helloworld");
	for (string::const_iterator it = str1.begin(); it != str1.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	return 0;
}

2.rbegin() ，rend()

rbegin():返回反向迭代器以反向开始，返回一个反向迭代器，指向字符串的最后一个字符（即其反向开头），反向迭代器向后迭代：增加迭代器会将它们移向字符串的开头。

rend（）：返回一个反向迭代器，该迭代器指向字符串的第一个字符之前的理论元素（被视为其反向结尾）。

反向迭代器的类型是，reverse_iterator，同时都提供了，const版本。

int main()
{
	string str("helloworld");
	
	for (string::reverse_iterator it = str.rbegin(); it != str.rend(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	return 0;
}

 

对于迭代器的类型写起来非常的不方便，我们可以使用auto来自动识别。

3.范围for

范围for是将str对象的字符一个一个取出来，放到 c 中。其底层还是使用的迭代器。

int main()
{
	string str("helloworld");

	for (auto c : str)
	{
		cout << c << " ";
	}
	return 0;
}

（5） string类对象的修改操作

1.push_bank( )

在字符串后尾插字符c。

int main()
{
	string str("hello");
	cout << str << endl;
	str.push_back('w');
	str.push_back('o');
	str.push_back('r');
	str.push_back('l');
	str.push_back('d');
	cout << str<<endl;
	return 0;
}

 2.append()

在字符串后追加一个字符串，同时也提供了多个版本：

string& append (const string& str)：追加一个字符串 str 。

string& append (const string& str, size_t subpos, size_t sublen)：追加字符串str的pos位置后的sublen个字符。

string& append (const char* s)：追加一个C字符串，(即以‘/0’结束的字符串)。

string& append (const char* s, size_t n)：追加C字符串s的后n个字符。

string& append (size_t n, char c)：追加 n 个字符 c  

int main()
{
	string str;
	string str1;
	cout << str << endl;
	string str2 = "Writing ";
	//str1追加str2的第四个位置的后三个字符
	str1.append(str2, 4,3);
	//str追加str2
	str.append(str2);
	cout << str << endl;
	cout << str1 << endl;
	//str2z追加一个C字符串
	str2.append("work");
	cout << str2 << endl;
	//str2追加一个c字符串的前两个字符
	str2.append("hello", 2);
	cout << str2 << endl;
	//str2追加10个‘#’
	str2.append(10, '#');
	cout << str2 << endl;

	return 0;
}

3.operator +=

 对于上述的push_bank和append其实在string类中使用并不多，我们一般常用operator+=来追加字符串或者追加字符。

例：

int main()
{
	string str1("hello");
	string str2("world");
	str1 += str2;
	
	cout << str1 << endl;

	return 0;
}

 4.insert ()

字符串插入函数，可以支持在某一位，或者迭代器位置插入固定个数的字符，和字符串。

 例：

int main()
{
	string str1("hello");
	string str2("world");
	int pos = 0;
	//1.在pos位置插入一个 string 
	str2.insert(pos, str1);
	cout << str2 << endl;

	string str3("bcde");
	int size = 5;
	//2.在pos位置插入size个字符a
	str3.insert(pos, size, 'a');
	cout << str3 << endl;

	string str4("bcde");
	//3.插入位置还可以是迭代器
	str4.insert(str4.begin(), 10, 'A');
	cout << str4 << endl;

	string str5("world");
	const char* cstr = "hello ";
	//3.在pos位置插入一个 C风格字符串。
	str4.insert(pos,cstr);
	cout << str5 << endl;

	return 0;
}

 注意：insert，在插入时，特别是在字符串的前部插入是，会有字符的移动消耗。相当于顺序表的头插。

 5.erase（）

rases字符串的一部分，缩短其长度。

例：

int main()
{
	int pos = 5;
	int size = 3;
	string str1("hello   C++");
	string str2 = str1;
	cout << "erase前str1：" << str1 << endl;
	cout << "erase前str2：" << str2 << endl;
	//删除pos位置包括pos位置的后size个字符，删除位置也可以是一段迭代器区间
	str1.erase(pos, size);
	str2.erase(str2.begin()+5,str2.begin()+5+3);
	cout << "erase后str1：" << str1 << endl;
	cout << "erase后str2：" << str2 << endl;

	return 0;
}

注意：

  • 如果给出的删除个数大于字符串后面的字符数，就会将后面字符全部删除。
  • 如果不给出删除位置设定的缺省参数从0开始删除。
  • 如果不给出删除个数，缺省参数设定的删除个数是 size_t npos = -1，约42亿。
  • 删除以后字符串的长度（length）会变，但是容量（capacity）不会变。

6.swap（）

swap交换函数，非功能上非常简单，就不多介绍了。但是在 std 里面也有一个swap，我们两个swap来对比一下。

std::swap()底层是一个由借助函数模板实现。不仅仅可以对string类型，对任何可以修改的类型都可以实现交换。

原理类似：


template<class T>
void Swap(T& e1,T& e2)
{
	T tmp = e1;
	e1 = e2;
	e2 = tmp;
}

string::swap()底层是交换string里面的字符串指针来实现的，总体效率要比std::swap()高得多。

（6）字符串相关算法

1.c_str()

返回一个C风格字符串。

 2.find()

在字符串中搜索由其参数指定的序列的第一个匹配项。
指定pos时，搜索仅包括位置pos处或之后的字符，忽略任何可能出现的位置pos之前的字符。

 例如：

int main()
{

	string str = "this is a string";
    //从1位置开始查找字符a,并返回位置。
	size_t pos = str.find('a', 1);
	cout << "a 在" << pos << "位置" << endl;

    return 0;
}

 注意：

  • 如果未给出查找位置，就从缺省位置0开始查找。
  • 如果没有找到会返回size_t npos = -1。

3.substr()

返回一个新构造的字符串对象，该对象的值初始化为此对象的子字符串的副本。
子字符串是对象的一部分，从字符位置pos开始，跨越len个字符（或直到字符串结束，以先到者为准）。

例：

int main()
{

	int pos = 0;
	int length = 4;
	string str = "this is a string";
	//返回一个从pos位置开始，跨越长度为4的子串。
	string Substr = str.substr(0, 4);

	cout << "Substr:" << Substr << endl;

    return 0;
}

 注意：

如果没给出起始位置，缺省参数设置为0。

如果没给出跨越长度，缺省参数设置为size_t npos = -1。

（7） 非成员函数重载

1.getline（）

 从is中提取字符并将其存储到str中，直到找到定界字符delim。没有delim时默认是 ' \n '为定界符 。

 例：

int main()
{
	string str;
	cout << "输入：";
	std::getline(cin, str,'a');
	cout << "str:" << str << endl;

	return 0;
}

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