C++语言·string类-编程知识

1. 为什么有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(strcpy,strcat)，但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP(Object Oriented Programming面向对象编程)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。

所以在C++中用string类统一管理字符串和其方法，简化编程。其实string并不是一个正经的STL库中的内容，它的出现比STL略早，内容也没有STL中的别的模块成熟。

2. 标准库中的string类

2.1 string类

官网资料：string - C++ Reference

string是一个管理char的类模板，是一个管理字符的顺序表，或者说是一个字符数组。

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，容器就是指栈、队列这些写好了可以装数据的东西。

在使用string类时，要包含它的头文件 <string>

2.2 string类的常用接口说明

2.2.1 string类的常见构造

官网资料：string::string - C++ Reference

98版中有7种构造方案其中1、2、4是比较常用的。

1号构造：就是默认构造，会构造一个长度为0的空字符串

2号、4号构造：拷贝构造，只不过参数不同，一个是string类型，一个是C字符串

3号构造：从pos位置拷贝len个字符去构造，如果字符串较短，就能拷几个就拷几个。npos是一个size_t类型的-1，也就是24亿多的一个数，用这样一个字符串不可能达到的长度作为len的缺省值，其意义就是在不传len参的时候拷贝到字符串结尾

5号构造：将一个C字符串的前n个字符拷贝构造

6号构造：用n个字符c构造

7号构造：用另一个string类对象的迭代区间构造

可能有的同学已经发现了我上面打印string的时候用的是流插入 << 操作符，当然是因为这个string类中为了方便我们进行打印写了友元重载函数。

2.2.2 string类对象的容量操作

2.2.2.1 size 与 length 与 capacity

size 返回字符串有效数据个数(有效字符长度)，不包括 '\0'

length 返回字符串有效字符长度，不包括 '\0'

那为什么要设计两个功能一样的成员函数呢，实际上这就是设计上的失误，在之后我们学的各种容器中，都是只有size没有length，length的出现只是一个特例。为了保持一致，今后我们也只使用size

capacity 返回该string的容量，或者说string总空间的大小，因为string类中存了不止字符串本身的内容，所以其实际长度一定不等于字符串长度

不过不用担心string的容量不够，string会自己扩容的，换句话说，当这个capacity填满了，就会扩容到更大的capacity。

2.2.2.2 empty 与 clear

clear 清空有效字符

empty 检测字符串是否为空串，是空返回true，不是空返回false

2.2.2.3 reserve 与 resize

reserve是给string扩容的，直接改变capacity的大小，当我们知道一个string需要多大空间的时候就可以提前reserve，把这块空间开好。当然，reserve改变capacity的大小，因此也可以缩容，但是VS下不支持缩容操作。

注意，reserve(保留) reverse(逆转)，这俩个函数要分清楚，逆转函数reverse是算法函数，其参数是两个迭代器，用来控制将容器中迭代器所划分出来的数据顺序反转，如果用在string身上的含义就是反转字符串。

resize 将有效字符的个数改成n个，多出的空间用选定的字符c填充，如果不指定字符c，编译器就会自动补上默认字符 '\0'

resize因为给字符串本身扩容了，所以它也会影响capacity

如果用resize强制缩短字符串长度，会使多出的字符串删掉，但是不会影响capacity的大小

2.2.2.4 shrink_to_fit

这个是正经的缩容接口，当我们把一个很长的字符串删除多次之后会出现很多空出来的空间，造成一定程度上的浪费，此时就用这个接口让 capacity 的大小更适应字符串长度 size

但是不要频繁缩容，因为缩容的本质是将原本大空间中的东西拷贝到小空间中去，这个过程会造成时间上的消耗。

2.2.3 string类对象的访问及遍历操作

2.2.3.1 operator[]

官网资料：https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/operator[]/

经过对于操作符 [ ] 的重载，string类对象也可以像C字符串那样访问和操作，这种遍历方案明显简单于迭代器，但缺点就是不通用，链表和树中无法用这种方案遍历。

我们看官网上对于这个运算符的重载声明：

首先，返回值是一个引用，这是为了可以对字符串中提取出来的某个字符进行修改(第一行的声明)。

第二，它重载了两个，一个是正常的，另一个带了const修饰，这是为了防止在使用 [ ] 操作一个const string类型的字符串时，用第一种重载就会出现权限放大的问题，所以用const修饰了this指针指向的内容，和重载函数的返回值。

PS: 范围for遍历(C++11)

说到遍历，我们前面还提过一种范围for的遍历方案，自动++，自动判断结束。

范围for遍历所有容器都可以用，因为范围for的底层就是迭代器，但范围for每次拿出来的这个e还是s1中一次一次正在遍历的字符的拷贝，如果 auto& 加上引用之后就可以修改s1了。

2.2.3.2 at访问

at访问与方括号[ ] 访问的区别在于，at越界会抛异常，而[ ]会断言。抛异常后面的章节会讲到，这个是可以更改的，但是断言报错就直接崩掉程序了。

2.2.3.3 begin end 与迭代器

begin：任何容器中都是返回第一个数据位置的 iterator(迭代器)

end：任何容器中都是返回最后一个有效数据下一个位置的 iterator(迭代器)

iterator(迭代器)：可以理解成一个类似指针的东西，由它来控制目前访问的是第几号数据。之前我们学过访问数组中的某号元素时，是用下标来控制，但是这种 下标引用操作符 [ ] 的使用是有限制的，只能作用于顺序表。但是迭代器就比较通用，可以作用于顺序表，也可以作用于链表或树。

不同容器的迭代器的实现是不尽相同的，所以 iterator 存在于各个容器的类域中，所以使用时要带上类域，否则全局范围内是找不到这个迭代器的。

因为 \0 不属于有效字符，算是一种标志，所以end返回的迭代器指向的位置就是 \0 而不是 \0 的下一个位置。

可以看到再使用迭代器的时候我们用 * 来修改迭代器指向的内容的，其实这里是重载了 * 操作符，使得迭代器用起来更像指针。其他容器也是这么用 * 修改迭代器内容的。

如果 s1 是const修饰的只读字符串，那么迭代器就要写成与其匹配的只读迭代器 const_iterator 防止权限放大。

2.2.3.4 rbegin rend 与反向迭代器

这个就是把正向迭代器的所有用法反过来而已

rbegn：返回最后一个有效数据的迭代器

rend：返回第一个有效数据的前一位置的迭代器

reverse_iterator：反向迭代器，++向前走，反向迭代器也有const版本

PS: 算法排序 sort

讲到迭代器就要提及sort算法，它是用来给各种容器内的数据排序的，默认是从小到大排

官网资料：sort - C++ Reference

使用 sort() 要包含头文件 <algorithm> (算法)，因为sort要给各类容器排序所以它是用模板写的，传的参数就是容器的迭代器，用两个迭代器来画出一块 左闭右开 的区域，此时sort就会在这块区域中排序了

2.2.4 string类对象的修改操作

2.2.4.1 push_back append 与 operator+=

push_back: string::push_back - C++ Reference

append: string::append - C++ Reference

operator+=: string::operator+= - C++ Reference

push_back() 一次只能在string类对象后面添加一个字符。append()可以添加字符串、另一个string的实例化、用下标圈出来或用迭代器圈出来的另一个string等等，总之构造时能实现的所有方案它都能实现，不过那个是构造，但append是添加。

但是上面两种都很少使用，operator+=操作符重载多方便啊，可以添加字符，字符串，或另一个string对象。

2.2.4.2 pop_back 与 erase

pop_back: string::pop_back - C++ Reference

erease: string::erase - C++ Reference

pop_back还是一次只能尾删一个字符，不太好用，它存在的意义就是和其他容器保持一致。

erease可以通过下标和元素个数来进行删除，也可以通过迭代器但是用的比较少，注意迭代区间永远是左闭右开

2.2.4.3 assign 重新赋值

官网资料：string::assign - C++ Reference

这个成员函数的功能就是将string对象中的原有内容都删掉然后放入新内容，参数用法和构造的用法完全一样，唯一的区别就是不能修改成空string，而构造可以构造空string。

2.2.4.4 insert 插入

官网资料：string::insert - C++ Reference

前面的 += 操作符重载为我们提供了给string实例尾插的方法，那么insert就提供了在string实例的任意位置插入的方法。

pos位置，用来选择在哪个位置插入，iterator迭代器也可以选择插入的位置。插入的内容可以是 char* 这种以 \0 结尾的C语言风格的字符串，也可以是C++的string类。

唯一要注意的是要插入一个字符的时候，用 5 号重载，插入一个字符时要给 n 传参为1，表示要插入 1 个字符。不能像传字符串那样，丢一串字符串就完事了，不去给字符数量。

2.2.4.5 replace 替换

官网资料：string::replace - C++ Reference

别看这玩意一大堆，其实就是让你指出string中的一块地方，可以把这块地方的内容替换成别的内容而已，只是给出的替换方案相当多。

2.2.5 string类的其他操作

2.2.5.1 c_str 获取字符串指针

可能之后写代码的时候C和C++混用，但是C没有string类，所以我们就获取字符转的底层指针，用来写C的代码段。

2.2.5.2 find 与 substr

官网资料：string::find - C++ Reference

find接口的功能是从 pos 位置向后找字符 c ，返回该字符在字符串中的下标

find接口一般与substr接口一起使用，用于取下来字符串中用分隔符分隔开的某串字符串

官网资料：string::substr - C++ Reference

substr接口从 pos 位置开始，向后截取 len 个字符，然后将其返回

2.2.5.3 operator+

之前的operator+=只能支持基础string在前，后面加上一个string、char*或char。

但是operator+的出现满足了基础string可以在后

2.2.5.3 getline

官网资料：getline (string) - C++ Reference

cin与scanf一样，遇到空格或者换行都会认为是结束标志，于是就停止提取了，那如何获取一句带有空格的一句话呢？

在C的时候我们会使用到 fgets 那么在C++的话我们就会用到getlin，同时getline还允许我们自己设置提取结束符 delim

可以看到getline不会像fgets那样从前向后覆盖字符串，而是先清空string再获取新字符串。

2.2.5.4 to_string 与 stoi

官网资料：to_string - C++ Reference

to_string可以将各种数值转化成string，其功能类似于C库中的 itoa

官网资料：stoi - C++ Reference

stoi可以将string转化成整形，其功能类似于C库中的 atoi