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【C++初阶】六、STL---string

2023-04-19 87
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简介： 目录一、为什么学习string类1.1 C语言中的字符串1.2 字符串在OJ面试中二、标准库中的string类2.1 string 介绍2.2 编码格式三、string 类常用接口3.1 Member functions（成员函数）3.1.1 构造函数（Construct）3.1.2 赋值重载（operator=） ​编辑3.1.3 string类对象的容量操作（Capacity）3.1.4 string类对象的访问（Element access） 3.1.5 string对象的访问及遍历操作（Iterators）3.1.5 strin

目录

一、为什么学习string类

1.1 C语言中的字符串

1.2 字符串在OJ面试中

二、标准库中的string类

2.1 string 介绍

2.2 编码格式

三、string 类常用接口

3.1 Member functions（成员函数）

3.1.1 构造函数（Construct）

3.1.2 赋值重载（operator=） 编辑

3.1.3 string类对象的容量操作（Capacity）

3.1.4 string类对象的访问（Element access）

3.1.5 string对象的访问及遍历操作（Iterators）  

3.1.6 string类对象的修改（Modifiers）

3.1.7 string类对象的操作（String operations）

3.2 string类非成员函数（Non-member function overloads）

一、为什么学习string类

1.1  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（面向对象思想），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

1.2 字符串在OJ面试中

       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。

注：由于历史原因，string类并不归属到 STL 之中，但是 string类与 STL 很相像，就把 string类归属到 STL 中一起学习

学习 STL 一定要多翻阅 STL的官方文档查看详细解释 C++官网cppreference

image.png

但是官网的排布内容不是很好，推荐使用这个非官网的网站：cplusplus ，右上角切换到旧版体验更好

image.png

二、标准库中的string类

2.1 string 介绍

string类的文档介绍

image.png

  • 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

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_stringstring
  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 ，以及多翻阅参考cplusplus 的标准文档 string

  • 这里为什么是  而没有 .h呢？
  • 因为 C语言中已经有一个 了，为了避免冲突和进行区别，所以使用  作为头文件

2.2编码格式

string 是 basic_string 类模板使用字符类型 char 实例化得到的一个类

image.pngimage.png

而且还以模板生成几个名字不同 string 类，这些类的主要区别在于编码方式的不同，链接

image.png

string 为什么要设计成模板呢？

因为编码格式的不同，一些字符存储所占用的空间不同

常见的一些编码格式：

（1）ASCII码，是美国设计的；ASCII码表是：计算机当中存的值，和字符的映射，但是只有256个字符的表示，用char表示

（2）Unicode，也叫做万国码。，Unicode是针对全世界的语言而设计的一种编码，常见的有utf-8utf-16 utf-32

（3）gbk，gbk是叫做国标码，是针对中文创建的一个编码

编码方式对 basic_string 的影响如下

  • char – 采用单字节编码；
  • char16_t – 采用双字节编码
  • char32_t – 采用四字节编码

image.png

这里我们以第一种进行学习，单字节编码格式的 string

平时使用的 string 本质上是 basic_string，  string 内部进行了 typedef

typedef basic_string<char, char_traits, allocator> string

-------------------我是分割线------------------  

下面介绍string类常用的接口 ，要熟练掌握，其余的用时查阅即可

三、string 类常用接口

3.1 Member functions（成员函数）

3.1.1 构造函数（Construct）

image.png

提供了很多构造函数，只需要掌握其中最常用的几个就可以了，其余的如果有需要再查询文档

(constructor)函数名称 函数功能
string() （重点） 构造空的string类对象，即空字符
string(const char* s) （重点） 用字符数组来构造string类对象
string(const string&s) （重点） 拷贝构造函数
string(size_t n, char c) 用n个c字符来构造string类对象

测试代码

voidTest_string()
{
strings1; // 构造空的string类对象s1cout<<"s1: "<<s1<<endl;
strings2("hello world"); // 用C格式字符串构造string类对象s2cout<<"s2: "<<s2<<endl;
strings3(s2); // 拷贝构造s3cout<<"s3: "<<s3<<endl;
}

运行结果

image.png

3.1.2 赋值重载（operator=）

image.png

测试代码

voidTestString()
{
strings1("hello");
strings2, s3, s4;
s2=s1;
s3="world";
s4=s2+s3;
cout<<"s2: "<<s2<<endl;
cout<<"s3: "<<s3<<endl;
cout<<"s4: "<<s4<<endl;
}

运行结果

image.png

至于析构函数（destructor）则简单了解即可，因为程序结束自动调用析构函数

3.1.3 string类对象的容量操作（Capacity）

image.png

掌握最常用的几个就可以了，其余的如果有需要再查询文档

函数名称 功能说明
size（重点） 返回字符串有效字符长度
length 返回字符串有效字符长度
capacity 返回空间总大小
empty（重点） 检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false
clear（重点） 清空有效字符
reserve（重点） 为字符串预留空间**
resize（重点） 将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充

（1）size && length

       size 和 length 的功能完全相同，这是早期 string 设计遗留的问题

测试代码

voidTestString()
{
strings1("hello");
cout<<"s1.size: "<<s1.size() <<endl;
cout<<"s1.length: "<<s1.length() <<endl;
cout<<"s1.capacity: "<<s1.capacity() <<endl;
strings2("aaaaa");
cout<<"s2: "<<s2<<endl;
cout<<"s2.empty: "<<s2.empty() <<endl;
s2.clear();//清空有效字符串cout<<"s2.clear后: "<<s2<<endl;
}

运行结果

image.png

（2）resize

       resize 函数用来调整字符串大小，它一共分为三种情况：

image.png

  1. n 小于原字符串的 size，此时 resize 函数会将原字符串的 size 改为 n，但不会改变 capacity
  2. 大于原字符串的  size，但小于其 capacity，此时 resize 函数会将 size 后面的空间全部设置为字符 c 或默认的‘\0’
  1. 大于原字符串的 capacity，此时 resize 函数会将原字符串扩容，然后将size 后面的空间全部设置为字符 c 默认的‘\0’  

测试代码

voidTestString()
{
strings1("hello world!");
cout<<"s1: "<<s1<<endl;
cout<<"s1.size: "<<s1.size() <<endl;
cout<<"s1.capacity: "<<s1.capacity() <<endl;
s1.resize(20);
cout<<"s1: "<<s1<<endl;
cout<<"s1.size: "<<s1.size() <<endl;
cout<<"s1.capacity: "<<s1.capacity() <<endl;
s1.resize(15);
cout<<"s1: "<<s1<<endl;
cout<<"s1.size: "<<s1.size() <<endl;
cout<<"s1.capacity: "<<s1.capacity() <<endl;
s1.resize(5);
cout<<"s1: "<<s1<<endl;
cout<<"s1.size: "<<s1.size() <<endl;
cout<<"s1.capacity: "<<s1.capacity() <<endl;
}

运行结果

image.png

（3） reserve

       reserve 用来扩容与预留空间，相当于C语言中的 realloc 函数，它分两种情况：

image.png

  • n 大于原字符串的 capacity，此时 reserve 函数会将 capacity 扩容到 n
  • n 小于等于原字符串的 capacity，capacity 容量不变 (不缩容)


注意区分 reserve 和 reverse

测试代码

voidTestString()
{
strings1("hello world!");
cout<<"s1: "<<s1<<endl;
cout<<"s1.size: "<<s1.size() <<endl;
cout<<"s1.capacity: "<<s1.capacity() <<endl<<endl;
s1.reserve(5);
s1.reserve(15);
cout<<"s1: "<<s1<<endl;
cout<<"s1.size: "<<s1.size() <<endl;
cout<<"s1.capacity: "<<s1.capacity() <<endl<<endl;
s1.reserve(30);
cout<<"s1: "<<s1<<endl;
cout<<"s1.size: "<<s1.size() <<endl;
cout<<"s1.capacity: "<<s1.capacity() <<endl;
}

运行结果

image.png

3.1.4 string类对象的访问（Element access）

image.png

掌握 operator[] 使用即可，其它也是使用到了再查询文档

image.png

测试代码

voidTestString()
{
strings1="hello world!";
for (size_ti=0; i<s1.size(); ++i)
    {
cout<<s1[i] <<endl;
    }
}

运行结果

image.png

3.1.5 string对象的访问及遍历操作（Iterators）  

      Iterators 是 C++中的迭代器，可以把它当成指针来理解（string 和 vector），不是所有迭代器都是指针

image.png

也是老样子，掌握常用的几个即可，其它使用到再查询文档

函数名称 函数功能
begin() 返回一个指向字符串中第一个字符的迭代器
end() 返回一个指向字符串最后一个字符下一个位置(‘\0’)的迭代器
rbegin() 反向迭代器，返回一个指向字符串最后一个字符下一个位置(‘\0’)的迭代器
rend() 反向迭代器，返回一个指向字符串中第一个字符的迭代器

image.png

image.png

测试代码

voidTestString()
{
strings1="12345";
string::iteratorit=s1.begin();
while (it<s1.end())
    {
        (*it)++;
cout<<*it;
++it;
    }
}

运行结果

image.png

       反向迭代器就是正向迭代器反过来使用，不再演示。实际上，范围 for 的底层就是使用迭代器实现的

3.1.6 string类对象的修改image.png（Modifiers）


也是老样子，掌握常用的几个即可，其它使用到再查询文档

函数名称 功能说明
push_back 在字符串后尾插字符c
append 在字符串后追加一个字符串
operator+=(重点) 在字符串后追加字符串str

（1） operator+=

       operator+= 是运算符重载，用于向字符串尾插数据，支持尾插一个字符串以及尾插一个字符

image.png

测试代码

voidTestString()
{
strings1="hello";
strings2="world";
s1+=s2;
cout<<s1<<endl;
}

运行结果

image.png

（2）push_back 、append

image.png

image.png


push_back 是在字符串后尾插字符c，append 是在字符串后追加一个字符串，这些都与 += 类似，设计有些多余，不演示了

（3）insert 和 erase

       insert 函数用于向在字符串的 pos 处插入数据，erase 用来从 pos 位置开始向后删除 len 个字符，因为时间复杂度的问题，很少使用，有需要直接看文档，不演示了

3.1.7 string类对象的操作（String operations）

image.png

老规矩，掌握常用的几个即可，其它使用到再查询文档

函数名称 功能说明
c_str(重点) 返回C格式字符串
find(重点) 从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符在字符串中的位置
rfind 从字符串pos位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置
substr 在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

（1）c_str

       在某些场景中只支持对C形式的字符串，即字符数组进行操作，比如网络传输、fopen，而不支持对C++中的 string 对象进行操作，所以 string 提供了 c_str，用于返回C形式的字符串，即以 ‘\0’ 结尾的字符串

测试代码

voidTestString()
{
strings1="hello world";
constchar*str=s1.c_str();
cout<<str<<endl;
}

运行结果

image.png

（2）find

       find 用于返回 一个字符或一个字符数组或一个string对象 在 string 中首次出现的位置，如果找不到就返回 npos：

image.png

说明一下 npos，npos 是一个无符号数，npos = -1 即代表无符号的最大取值

image.png

测试代码

voidTestString()
{
strings1="hello world";
cout<<s1.find('o') <<endl;
cout<<s1.find("or") <<endl;
cout<<s1.find("a") <<endl;
}

运行结果

image.png

（3）rfind

       rfind 是从末尾开始找指定内容，与 find 查找方向相反，不演示了

image.png

（4）substr

       substr 返回一个新构造的字符串对象，从字符位置 pos 开始，跨越 len 个字符或直到字符串结尾

image.png

测试代码

voidTestString()
{
strings1="hello world!!";
cout<<s1.substr(0, 5) <<endl;
cout<<s1.substr(6, 6) <<endl;
}

运行结果

image.png

3.2 string类非成员函数（Non-member function overloads）

image.png

掌握常用的几个即可，其它使用到再查询文档

函数 功能说明
operator+ 尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低
operator>>（重点） 输入运算符重载
operator<<（重点） 输出运算符重载
getline（重点） 获取一行字符串
relational operators（重点） 大小比较

（1） relational operators

两个 string 对象之间的大小关系函数重载，直接使用就好了，不演示了

image.png

（2） operator>> 和 operator<<

流插入与流提取运算符重载，这两个重载的作用就是为了让 string 对象支持直接输出和输入

（3）getline

        C语言中的 scanf 函数和 C++ 中的 cin 都是以空格、换行等作为不同数据之间的分割标志的，即当它们遇到这些符号时就会停止读。C语言提供了 gets 函数来读取一行字符，C++ 则是提供了 getline 函数来读取一行字符，并且我们还可以自己指定结束标志符，不演示了

image.png

----------------我是分割线---------------

文章到这里就结束了，下一篇即将更新

文章标签：
C++
C语言
容器
机器学习/深度学习
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关键词：
C++ string
C++初阶
C++ stl---string
C++初阶stl---string
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