【C++精华铺】9.STL string

简介: STL(Standard Template Library)库中的string类是一个字符串类,它提供了管理字符串的各种方法和功能。它是一个可变长度的字符序列,可以自动调整自身大小以适应字符串的长度变化。在之前我们操作字符串都是通过自己去实现相关的函数来进行操作,而且稍不留神就会内存泄漏,在C++中我们更倾向于使用string类来完成和字符串相关的操作。使用string类相比于使用C语言的字符串有以下优点:更加安全:C语言的字符串没有自带长度信息,容易造成内存越界等安全问题。

 目录

1. string类的优势

2. string类的常用接口

2.1 常用构造

1. 空串构造:string();

2. C串构造:string(const char* s);

3. 拷贝构造:string(const string& str);

4. 字符填充构造:string(size_t n, char c);

5. 迭代器构造:string(InputIterator first, InputIterator last);

2.2  string容量操作

1. size_t size(),size_t length()

2. size_t capacity() const

3. bool empty() const

4. void clear()

5. void reserve(size_t n = 0)

6. void resize(size_t n), void resize(size_t char c)

2.3 类对象的访问

1. char& operator[](size_t pos),const char& operator[](size_t pos) const

2. begin()、end()

3. rbegin()、rend()

2.4 string对象处理函数

1. push_back()

2. append()

3. operator+=

4. c_str()

5. insert()

6. erase()

7. find()、rfind()

8. substr()

9. getline()


1. string类的优势

        STL(Standard Template Library)库中的string类是一个字符串类,它提供了管理字符串的各种方法和功能。它是一个可变长度的字符序列,可以自动调整自身大小以适应字符串的长度变化。

       在之前我们操作字符串都是通过自己去实现相关的函数来进行操作,而且稍不留神就会内存泄漏,在C++中我们更倾向于使用string类来完成和字符串相关的操作。

       使用string类相比于使用C语言的字符串有以下优点:

    1. 更加安全:C语言的字符串没有自带长度信息,容易造成内存越界等安全问题。而string类包含有字符串长度信息,能够避免这类问题。
    2. 更加方便:C语言中处理字符串需要使用一系列函数,如strlen、strcmp、strcat等等,使用起来比较繁琐。而string类提供了一系列方法,如length、compare、append等等,使用起来更加直观方便。
    3. 更加灵活:string类可以动态地改变字符串的长度,而C语言的字符串长度通常是固定的。
    4. 更加高效:string类内部实现了很多优化,如字符串复制采用了引用计数和写时复制等技术,因此性能相对于C语言的字符串更高。

    2. string类的常用接口

    2.1 常用构造

           C++98中支持7种构造函数 ,如下:

      1. default (1)  string();
      2. copy(2) string(const string& str);
      3. substring(3) string(const string& str, size_t pos, size_t len = npos);
      4. from c - string(4) string(const char* s);
      5. from sequence(5) string(const char* s, size_t n);
      6. fill(6) string(size_t n, char c);
      7. range(7) template <class InputIterator>                                                   string(InputIterator first, InputIterator last);

              但是我们只对其中的五个进行讲解:

      1. 空串构造:string();

             这个构造函数会构造一个空字符串,长度为0个字符,但是容量不一定为零,比如在vs下空string对象的容量是15,不同环境可能有所不同,主要为了避免频繁的扩容操作。

      #include<iostream>
      #include<string>
      using namespace std;
      int main()
      {
        string s1; //创建一个空字符串
        cout << s1 << endl;
        cout << s1.capacity() << endl;
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      2. C串构造:string(const char* s);

             以null结尾的字符序列(C串)构造string对象。

      int main()
      {
        string s1("hello world!");
        cout << s1 << endl;
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      3. 拷贝构造:string(const string& str);

             利用一个已经存在的string对象构造对象。

      int main()
      {
        string s1("hello world!");
        cout << s1 << endl;
        string s2(s1);
        cout << s2 << endl;
      }

      image.gif

      输出:image.gif编辑

      4. 字符填充构造:string(size_t n, char c);

              利用n个字符构造string对象。

      int main()
      {
        string s1(5, 'c');
        cout << s1 << endl;
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      5. 迭代器构造:template <class InputIterator>                                                                             string(InputIterator first, InputIterator last);

             使用迭代器区间来构造string对象。

      int main()
      {
        string s1(5, 'c');
        cout << s1 << endl;
        string s2(s1.begin(), s1.end());
        cout << s2 << endl;
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      2.2  string容量操作

      1. size_t size(),size_t length()

             size()和length()都是返回字符串的有效字符长度,俩个函数的实现原理也完全相同,引入size()是为了和其他容器的接口保持一致。

      int main()
      {
        string s1(5, 'c');
        cout << s1.length() << endl;
        cout << s1.size() << endl;
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      2. size_t capacity() const

             capacity()是返回空间的总大小,在vs下对象的初始容量是15,当存储的对象超过这个大小的时候才会去开空间,在新开的空间存储数据。

      int main()
      {
        string s1(5, 'c');
        cout << s1.capacity() << endl;
        string s2(16, 'c');
        cout << s2.capacity() << endl;
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      3. bool empty() const

             检测字符串是否是空串,是返回true,不是返回false。

      int main()
      {
        string s1(5, 'c');
        if (s1.empty())
        {
          cout << "true" << endl;
          cout << "空" << endl;
        }
        else
        {
          cout << "false" << endl;
          cout << "非空" << endl;
        }
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      4. void clear()

             清空对像中的有效字符。

      int main()
      {
        string s1("hello world!");
        cout << s1 << endl;
        cout << "--------------------------------" << endl;
        s1.clear();
        cout << s1 << endl;
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      5. void reserve(size_t n = 0)

             reserve()是为了给对象预留空间,如果我们提前得知字符串需要的空间我们就可以提前开好,避免频繁扩容带来的性能消耗。当reserve的参数小于string底层空间大小的时候,reserve就不会对容量进行处理。(一般为了保障程序的安全性,reserve()会多开出一部分空间)。

      int main()
      {
        string s1(10,'x');
        s1.reserve(20);
        cout << s1.capacity() << endl;
        s1.reserve(2);
        cout << s1.capacity() << endl;
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      6. void resize(size_t n), void resize(size_t char c)

             修改字符有效个数为n,多出的空间用字符c填充。如果n小于有效字符数,本质就是删字符操作。如果容量不够会扩容。

      int main()
      {
        string s1(10, 'x');
        cout << s1 << endl;
        s1.resize(20, 'c');
        cout << s1 << endl;
        s1.resize(2);
        cout << s1 << endl;
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      2.3 类对象的访问

      1. char& operator[](size_t pos),const char& operator[](size_t pos) const

             返回pos位的字符,并且可以对非const对象进行修改。

      int main()
      {
        string s1(10, '1');
        cout << s1 << endl;
        s1[4] = '0';
        cout << s1 << endl;
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
          cout << s1[i] << ' ';
        }
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      2. begin()、end()

             begin()返回第一个字符位置的迭代器,end()返回最后一个字符的下一个位置的迭代器。begin()和end()都返回了自己的const版本。

      int main()
      {
        string s1(10, '1');
        auto it = s1.begin();
        for (; it < s1.end(); it++)
        {
          cout << *it;
        }
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      3. rbegin()、rend()

             rbegin()获取一个反向迭代器,指向其反向开头,rend()获取一个反向迭代器,指向其反向结尾的前一个理论元素。

      int main()
      {
        string s1("123456789");
        cout << s1 << endl;
        auto it = s1.rbegin();
        for (; it < s1.rend(); it++)
        {
          cout << *it;
        }
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      2.4 string对象处理函数

      1. push_back()

             在字符串后尾插字符c。

      int main()
      {
        string s1;
        s1.push_back('1');
        cout << s1;
      }

      image.gif

      输出:

      image.gif编辑

      2. append()

             append()函数在在C++98有六种重载形式,用于在字符串后追加一个字符串。

        1. string(1)       string& append(const string& str);
        2. substring(2) string& append(const string& str, size_t subpos, size_t sublen);
        3. c - string(3)  string & append(const char* s);
        4. buffer(4)       string& append(const char* s, size_t n);
        5. fill(5)             string& append(size_t n, char c);
        6. range(6)       template <class InputIterator>                                                                                           string& append(InputIterator first, InputIterator last);
        int main()
        {
          string s1("hello");
          string s2(" world");
          cout << s1 << endl;
          s1.append(s2); //在s1结尾追加一个s1
          cout << s1 << endl;
          s1.append(s2, 1, 2); //在s1结尾追加s1的下标为1往后的俩个字符
          cout << s1 << endl;
          s1.append("C串");   //在s1后追加一个C串
          cout << s1 << endl;
          s1.append("123456", 2);//在s1后追加字符串的前 n 个字符。
          cout << s1 << endl;
          s1.append(5, 'c');  //在s1后追加5个字符‘c’
          cout << s1 << endl;
          string s3("CSDN");
          s1.append(s3.begin(), s3.end());//在s1后追加一个迭代器区间
          cout << s1 << endl;
        }

        image.gif

        输出:

        image.gif编辑

        3. operator+=

               operator+=()和append()功能类似,都是在字符串后追加内容,但是我们在实际开发中更愿意使用operator+=。

        int main()
        {
          string s1("hello ");
          string s2("world!");
          s1 += s2;
          cout << s1 << endl;
        }

        image.gif

        输出:

        image.gif编辑

        4. c_str()

               c_str()会返回string对象存储字符串的首地址,用户可以通过这个接口来适配c语言中的某些场景。

        int main()
        {
          string s1("hello world!");
          printf("%s", s1.c_str());
        }

        image.gif

        输出:

        image.gif编辑

        5. insert()

               insert()支持在pos位对字符串进行插入操作,但是由于pos位插入涉及到元素的挪动,而挪动元素会使性能下降,所以insert()要少用。insert()有多种重载形式,如下:

          1. string(1)       string& insert(size_t pos, const string& str);
          2. substring(2) string& insert(size_t pos, const string& str, size_t subpos, size_t sublen);
          3. c - string(3)  string & insert(size_t pos, const char* s);
          4. buffer(4)       string& insert(size_t pos, const char* s, size_t n);
          5. fill(5)             string& insert(size_t pos, size_t n, char c);                                                                       void insert(iterator p, size_t n, char c);
          6. single character(6) iterator insert(iterator p, char c);
          7. range(7)        template <class InputIterator>                                                                                          void insert(iterator p, InputIterator first, InputIterator last);
          int main()
          {
            string s1("string");
            cout << s1 << endl;
            s1.insert(2, "*********");
            cout << s1 << endl;
          }

          image.gif

          输出:

          image.gif编辑

          6. erase()

                 erase()是删除字符串的一部分,但是不会改变string对象的容量,如果给的删除字符个数大于pos位后的字符个数,会将后面的全部删除。如果没有给pos位,则默认清空字符串。如果不给删除个数则默认是无符号整型npos(-1)即约等于42亿,就会将pos位后面的字符序列全部删除。

            1. sequence(1) string& erase(size_t pos = 0, size_t len = npos);
            2. character(2) iterator erase(iterator p);
            3. range(3)       iterator erase(iterator first, iterator last);
            int main()
            {
              string s1("1234567890");
              s1.erase(2, 3);//从pos位2开始依次删除三个字符,即删除"345"
              cout << s1 << endl;
              s1.erase(s1.begin() + 5);
              cout << s1 << endl;//删除迭代器位置的字符
              s1.erase(s1.begin(), s1.begin() + 2);//删除beigin()位置和后面1位字符
              cout << s1 << endl;
            }

            image.gif

            输出:

            image.gif编辑

            7. find()、rfind()

                   find()函数用于查找某字符串中是否包含某个字符或者字符串,会从pos位往后查找,rfind()则是从pos位往前查找。找到后会返回字符首次出现的pos位或者字符串首次出现的pos位。如果没有找到则会返回npos(无符号整型‘-1’)。

              1. string(1)       size_t find(const string& str, size_t pos = 0) const;
              2. c - string(2)  size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const;
              3. buffer(3)       size_t find(const char* s, size_t pos, size_t n) const;
              4. character(4) size_t find(char c, size_t pos = 0) const;
              int main()
              {
                string s1("hello world");
                size_t pos = s1.find("llo", 0);
                cout << pos << endl;
              }

              image.gif

              输出:

              image.gif编辑

              8. substr()

                     substr()会获取pos后包括pos位的n个字符并且返回一个string对象,如果没有给获取长度n,则会默认将后面的包括pos位的所有字符全部获取并且返回一个string对象。

                • string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) const;
                int main()
                {
                  string s1("123456789");
                  cout << s1 << endl;
                  string s2(s1.substr(2, 5));
                  cout << s2 << endl;
                }

                image.gif

                输出:

                image.gif编辑

                9. getline()

                        从 istream 中提取字符并将其存储到 str 中,直到找到分隔字符 delim(或 (2) 的换行符“\n”)。如果在 is 中到达文件末尾或在输入操作期间发生其他错误,则提取也会停止。如果找到分隔符,则将其提取并丢弃(即不存储它,下一个输入操作将在它之后开始)。请注意,调用之前的任何内容都将替换为新提取的序列。每个提取的字符都追加到字符串中,就像调用其成员push_back一样。(不以空格作为分隔符,可以读取空格符)

                  • (1)istream& getline(istream& is, string& str, char delim);
                  • (2)istream& getline(istream& is, string& str);

                  image.gif编辑

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                  C++之STL常用算法(遍历、查找、排序、拷贝、替换、算数生成、集合)
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                  【C++航海王:追寻罗杰的编程之路】string类
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                  编译器 C++
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