【C++】string类的使用②(容量接口Capacity )

简介: 这篇博客探讨了C++ STL中string的容量接口和元素访问方法。`size()`和`length()`函数等价,返回字符串的长度;`capacity()`提供已分配的字节数,可能大于长度;`max_size()`给出理论最大长度;`reserve()`预分配空间,不改变内容;`resize()`改变字符串长度,可指定填充字符。这些接口用于优化内存管理和适应字符串操作需求。

前言

本篇博客主要内容:STL库中string的容量接口(Capacity)和四种元素获取方式(Element access)的介绍和使用

来到string类的使用第二篇,让我们接着上一篇来讲。

🔥容量接口(Capacity)

在这里插入图片描述

==size和length==

在这里插入图片描述
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size_t size() const;
size_t length() const;
将这两个函数接口的功能完全相同,它们没有参数传递,只有一个返回值(且这个返回值是const类型,不能被改变),返回:string对象中串的长度

使用样例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
   
   
    string str("Test string");
    // string::size
    cout << "字符串长度为" << str.size() << endl;

    // string::length
    cout << "字符串长度为" << str.length() << endl;
    return 0;
}

在这里插入图片描述
至于为什么设计了两个功能相同的函数,这就牵扯到STL的发展史了。string是STL库中最早被实现的内容之一,当时获取字符串长度的时候只有length,并没有size。但随着STL的发展,陆续出现了vector,list,stack,queue这样的容器,在获取他们的元素个数时,使用的接口函数名用length(长度)似乎不太合适,于是选用了size(大小),string为了和别的容器保持一致,不得已也给自己加了一个size上去。

==capacity==

在这里插入图片描述
size_t capacity() const;
返回值:当前string对象中给串分配的字节数

这个分配的容量不一定和string的长度(length)相等,它可以等于或大于length的大小,它额外的空间可以优化对象往串中增加字符时的操作。如果string的容量(capacity)和串的长度(length)相等的话,那么当你向string对象的串中增加字符时,会导致每次的增加操作都会重新让存储串的空间扩一次容。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
    
    
    string str("Test string");
    cout << "size: " << str.size() << "\n";
    cout << "length: " << str.length() << "\n";
    cout << "capacity: " << str.capacity() << "\n";
    return 0;
}

在这里插入图片描述
如果看过我之前数据结构部分的内容,其实就不难理解capacity和length之间的区别。
可以看看我之前数据结构的这篇:初阶数据结构---顺序表和链表(C语言),里面capacity和size的道理和这里相同。

==max_size==

在这里插入图片描述
size_t max_size() const;
返回值:string可以开辟的最大长度

使用案例:

// comparing size, length, capacity and max_size
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
   
   
    string str("Test string");
    cout << "size: " << str.size() << "\n";
    cout << "length: " << str.length() << "\n";
    cout << "capacity: " << str.capacity() << "\n";
    cout << "max_size: " << str.max_size() << "\n";
    return 0;
}

在这里插入图片描述
你可能会感叹,string竟然可以开这么大。可max_size的大小简单计算一下,已经有两个G了。计算机其实开不了这么大,其中涉及到很多别的因素。而且在coding中基本上也想不到用这个,所以此函数实际没什么作用。

==reserve==

在这里插入图片描述
void reserve (size_t n = 0);
这是改变string对象capacity大小的一个命令,能将capacity的大小改变使其大于等于n

如果n比当前对象的capacity大,则这个函数会将string对象扩容至大于等于n。
当n小于capacity时,这个行为是为被C++标准定义的,具体行为取决于编译器:

  1. 一种编译器(如VS),会选择无视这条命令,cpacity保持原来的大小。
  2. 另一种编译器(Linux下的g++),比较听话,会将string对象缩容使capacity等于n。

这个接口函数不会改变string串中的内容和length的大小

无返回值

使用样例:

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
   
   
    string str("hello world");
    cout << str.length() << endl;
    cout << str.capacity() << endl;
    cout << endl;

    str.reserve(100);

    cout << str.length() << endl;
    cout << str.capacity() << endl;
    return 0;
}

在这里插入图片描述

==resize==

在这里插入图片描述
void resize (size_t n);
void resize (size_t n, char c);
将string对象的length改变为n

如果n小于当前string对象的length,那么string对象的串将被缩短,超出n部分的内容会被移除。
如果n大于当前string对象的length,如果没有提供第二个参数c,阔出来的新内容将会被'\0'填充;否则会被第二个参数“字符c”填充。

当n大于capacity的时候,string对象也会被扩容,使capacity增加至大于等于n

无返回值

使用样例:

// resizing string
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
   
   
    string str("hello world");
    cout << str << endl;
    size_t sz = str.length();

    str.resize(sz + 4, 'x');
    cout << str << endl;

    // '\0'表示空,不会被打印
    str.resize(sz + 5);
    cout << str << endl;

    str.resize(sz);
    cout << str << endl;
    return 0;
}

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