C++-带你深度理解string类的常见接口

2024-03-05 120

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简介： C++-带你深度理解string类的常见接口

1. 为什么学习string类？

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. 标准库中的string类

2.1 string类(了解)

STL(standard template libaray-标准模板库)：是C++标准库的重要组成部分，不仅是一个可复用的组件库，而且是一个包罗数据结构与算法的软件框架。

string比STL出现的还要早，所以不包含在contain的类别里面，但也算是一种数据结构。

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 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 ;

2.2 string类的常用接口说明

2.2.1string的构造

首先给大家介绍无参的string构造，以及使用字符串构造，还有拷贝构造这三种最常用的构造方式。如果想打印string类的对象直接使用cout即可，因为string类重载了流插入和流提取。

int main()
{
  //string(),构造空的string类对象s1
  string s1;
  //string(const char* s)，用C格式字符串构造string类对象s2
  string s2("hello world");
  //string(string s),拷贝构造s3
  string s3(s2);
    cout<<s3<<endl;
  return 0;
}

2.2.2string的析构

string相当于是一个管理字符串的顺序表，也就是字符串数组，内部的数组的是动态开辟的，需要释放，但是这个析构函数是自动调用的。

2.2.3string的赋值重载

string类的赋值重载有三个，用的最多的还是前面两个。

int main()
{
  string s1("hello c++");
  string s2 = s1;
  string s3 = "hello c++";
  cout << s2 << endl;
  cout << s3 << endl;
  return 0;
}

2.2.4 string类对象的容量操作

2.2.4.1size和length

string类的size和length接口是完全一样的，只是由于STL的发展历史原因，后面才出现的size。虽说length出现的早，但是实际上size用的更多，都不包含/0。

2.2.4.2operator[]

那么我们怎么遍历一个string类的对象呢？使用[]是比较方便的，也更加容易理解，因为原始数组就是用的[]遍历的，[]就是operator[]，运算符重载。

int main()
{
  string s1 = "hello world";
  for (int i = 0; i < s1.size(); i++)
  {
  cout << s1[i] << " ";
  }
  cout << endl;
  return 0;
}

[]不仅可以读，也可以写，因为返回值是起始字符的引用。

int main()
{
  string s1 = "hello world";
  for (int i = 0; i < s1.size(); i++)
  {
  cout << s1[i];
  }
  cout << endl;
  s1[0] = 'z';
  cout << s1 << endl;
  return 0;
}

[]在字符串的遍历这方面也挺方便的，用起来跟数组的下标一样。

2.2.4.3c++的swap

c++的库里面有一个swap函数，用起来非常的方便，库里面的swap是一个函数模板，所以可以支持各种数据类型。

2.2.4.4迭代器

c++里面还有一个东西可以支持大部分数据类型的的遍历，那就是迭代器(iterator)，迭代器不仅可以遍历，还可以修改，迭代器是主流的访问容器的一种方式。下标和[]适用于物理空间上是连续的情况，链式结构，树形结构，哈希表等就只能用迭代器来遍历。

注意：const_iterator是const迭代器，它的目的是使迭代器指向的内容不能被修改，而不是迭代器本身不能被修改。

2.2.4.5rbegin

如果我们想倒着访问string类的对象，可以使用反向迭代器reverse_iterator，rbegin指向最后一个字符，rend就是第一个字符，it++就是向前遍历。

2.2.4.6reserve

reserve就是保留的意思，可以给string预留空间，也就是开空间，在我们知道需要多少空间时，可以用reserve提前开好空间，reserve只影响容量，不会影响数据，当然各个编译器的机制不一样。

2.2.4.7capacity

capacity就是容量，代表的是实际能存放多少个字符，而不是实际空间有多大，因为最后还有\0，\0不算是有效字符，是个标识符，实际空间比capacity大一，因为要留个空间存放\0。

int main()
{
  string s1 = "hello zxf";
  string::reverse_iterator it = s1.rbegin();
  while (it != s1.rend())
  {
  cout << *it;
  it++;
  }
  cout << endl;
  s1.reserve(30);
  cout << s1 << endl;
  cout << s1.capacity() << endl;
  return 0;
}

2.2.4.8resize

大家再来看一下resize这个接口，resize既影响容量，也会影响数据，resize之后的容量肯定要比resize的数据要大，保证空间足够，size则为resize的大小，resize如果比之前的容量大，则会发生扩容，那么resize之后的数据既然是100了，那么当我们打印出来的时候，为什么什么都看不见呢？因为后面的数据全部都是\0。如果不想让后面是\0，就可以使用resize的一个重载，这个重载的第二个参数是一个字符。意思就是如果显示传了这个字符，那么后面插入的字符就是该字符，如果没有传的话，则是\0这个空字符。