【C++】C++ STL 探索：String的使用与理解（三）

【C++】C++ STL 探索：String的使用与理解（二）https://developer.aliyun.com/article/1617332

7.9 关于replace与find配合使用

(面试题 01.03. URL化 - 力扣（LeetCode）

int main()
{
  string str1("I am a cold boy");
  size_t pos = str1.find(' ');
  while (pos != string::npos)//直到空格替换完
  {
    str1.replace(pos, 1, "%20");
    pos = str1.find(' ');
  }
  cout << str1 << endl;
  return 0;

7.10 rfind

返回值:如果找到相对应的字符或字符串后，rfind会返回该字符或者返回该字符串最后一个字符所在的索引位置;如果没有匹配成功，rfind则会返回npos(-1);

7.10.1 size_t rfind(const char* str, size_t pos = npos) const

int main()
{
  string str1("https://cplusplus.com/reference/string/string/rfind/");
  size_t pos = str1.rfind('/');
  cout << pos << endl;
  return 0;
}

功能:rfind从pos开始位置，向前查找字符串中所需字符所在位置。如果没有指定该pos值，采用缺省值，从字符串最后一位开始

7.10.2 size_t rfind(const c, size_t pos = npos) const

int main()
{
  string str1("https://cplusplus.com/reference/string/string/find/");
  size_t pos = str1.rfind("com");
  cout << pos << endl;
  return 0;
}

功能:rfind从pos开始位置，向前查找字符串中所需字符串所在位置，并返回字符串末尾字符索引位置;如果没有指定该pos值，采用缺省值，从字符串最后一位开始

7.11 substr

int main()
{
  string file("string.cpp");
  size_t pos = file.rfind('.');
  string suffix(file.substr(pos, file.size() - pos));
  cout << suffix << endl;
  return 0;
}

功能:在str中pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回。

如果没有给需要截取的字符长度，默认从pos位置截取到字符串末尾位置。通常遵循左闭右开的原则。这意味着它返回的子字符串包括起始索引，但不包括结束索引位置。

7.12 c_str

int main()
{
  string str1("hello world");
  char* p = new char[str1.size() + 1];
  std::strcpy(p, str1.c_str());
  return 0;
}

功能:返回C格式字符串（包括’\0‘）

八、string类非成员函数

**接下来介绍以下函数不属于string类中函数，而是属于全局函数。如果需要使用需要使用对应的头文件。**这里只简单介绍两个函数

8.1 relational operator

#include <string>
int main()
{
  string str1("abc");
  string str2("acb");
  
  if (str1 == str2) cout << "str1 and str2 are equal" << endl;
  if (str1 != str2) cout << "str1 and str2 are not equal" << endl;
  //.................................
  return 0;
}

功能:就是大小的比较，重载compare来使用的

8.2 getline

#include <string>
int main()
{
  string name("li hua");
  getline(cin,name);
  cout << name << endl;
}

getline功能:

1. 从流中得到字符串，解决了读取字符串遇到空格或者换行符终止问题，当然也可以使用getchar完成.
   
2. C++ 取不到空格和换行 ，默认为换行和空格是一个分隔符，自动忽略
   
3. 在C++中，尽管可以使用C语言中的标准库函数如 getchar 和 getc，但是在纯C++编程中，建议使用C++标准库提供的功能来进行输入操作。
   

九、VS和GCC下string结构说明

下述结构是32位平台下进行验证，32位平台下指针占4个字节

9.1 VS下string结构

string总共占28个字节，内部结构稍微复杂一点，先是有一个联合体，联合体用来:

• 当字符串长度小于16时，使用内部固定的字符数组来存放
  
• 当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间
  

union _Bxty
{   // storage for small buffer or pointer to larger one
    value_type _Buf[_BUF_SIZE];
    pointer _Ptr;
    char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing
} _Bx;

由于大多数情况下字符串的长度都小于16。当创建好string对象，内部已经有了16个字符数组的固定空间，不需要通过堆创建，效率高。（buff数组优化）

其次还有一个size_t字段保存字符串长度，一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量。最后还有一个指针做一些其他事情

故总共占16+4+4+4=28个字节。

9.2 GCC下string结构

G++下的，string是通过写时拷贝实现的，string对象总共占4个字节，内部只包含了一个指针，该指针将来指向一块堆空间，内部包含了如下字段:

• 空间大小
  
• 字符串有效长度
  
• 引用计数
  

struct _Rep_base
{
    size_type _M_length;
    size_type _M_capacity;
    _Atomic_word _M_refcount;
};

• 指向堆空间的指针，用来存放字符串

小内存不用去堆上开，栈开空间比堆块，是在编译时就算好了，成本低。

十、选择String类的理由

在C++编程中，选择 std::string 而不是 C 风格的字符串（C-string，即使用字符数组或指针表示的字符串，如 char*）通常是一个更好的选择。以下是几个关键原因：

1. 安全性：

• std::string：自动管理内存，避免了手动分配和释放内存的风险，减少了内存泄漏和缓冲区溢出的可能性。
• -C-string：需要手动管理内存，容易出现缓冲区溢出和内存泄漏问题，尤其是在处理长字符串或动态字符串时。

2. 简洁性和易用性：

• std::string：提供了丰富的成员函数，如拼接、查找、替换、截取等操作，这些操作使用方便且更符合面向对象的编程风格。
• -C-string：需要使用标准库函数（如 strcpy、strcat、strlen 等）进行操作，语法较为繁琐，不易于阅读和维护。

3. 动态扩展：

• std::string：自动处理字符串的大小，支持动态扩展，无需担心容量不足问题。
• -C-string：需要预先定义长度，动态扩展时需要手动重新分配内存，这增加了代码的复杂性和出错的可能性。

4. 兼容性与集成：

• std::string：与C++标准库和STL容器无缝集成，能够更好地与其他C++标准库组件协同工作。
• C-string：虽然与C标准库函数兼容，但与C++标准库组件的结合不如 std::string 方便。

5. 异常处理：

• std::string：如果操作失败，std::string 通常会抛出异常，可以通过捕获异常来处理错误情况，代码更健壮。
  
• C-string：C-string操作一般通过返回值或设置错误码来处理失败情况，需要手动检查，容易忽略错误处理。
  

6. 性能优化：

• std::string：在现代编译器中，std::string 的实现经过了大量优化，能有效减少不必要的内存拷贝，提高性能。
• C-string：需要开发者手动进行性能优化，如内存管理、字符串拼接等，容易出错且不易维护。

总结

使用 std::string 可以显著提高代码的安全性、可读性和可维护性，同时减少了手动内存管理带来的复杂性和风险。在现代 C++ 编程中，std::string 已成为处理字符串的首选工具，除非在特定情况下（如需要与 C 代码库兼容）才会选择使用 C-string。

以上就是本篇文章的所有内容，在此感谢大家的观看！这里是店小二呀C++笔记，希望对你在学习C++语言旅途中有所帮助！