【C++初阶】一篇手撕string类

前言

在C语言中，字符串是以\0结尾的一些字符的集合，为了方便操作，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，不太符合面向对象（OOP）的思想，而且底层空间需要用户自己去管理，稍不留神可能就会出现越界访问。为了解决上面的这些问题，C++中引入了string类，它给我们带来了极大的便利
在使用string类时，需要包含头文件#include,以及使用using namespace std展开命名空间

• string是表示字符串的字符串类。
• 该类的接口与常规容器（vector、list等）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。
• string在底层实际是：用basic_string模板类实例化出来的一个类，typedef basic_string string;。
• 不能操作多字节或者变长字符的序列

一，常见的构造接口

📖string()
该类的默认构造函数，用于构造空的string类对象，即空字符串。

int main()
{
   
	string s1;
	cout << s1 << endl;
	return 0;
}

小Tips：string类对象支持流插入和流提取，下文将进行介绍，这里大家直接使用即可。

📖string(const char s)*
用C-string来构造string类对象，即用一个C的字符串（或字符数组）来构造一个string类的对象。

int main()
{
   
	string s1("Hello C++!");
	cout << s1 << endl;
	return 0;
}

📖string(size_t n, char c)
用n个字符c来构建一个string类对象。

int main()
{
   
	string s1(5, 'x');
	cout << s1 << endl;
	return 0;
}

📖string(const string& s)
string类的拷贝构造，用于构建一个和已存在的string类对象s一模一样的对象。

int main()
{
   
	string s1(5, 'x');
	string s2(s1);
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	return 0;
}

📖string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos)
复制str中从字符位置pos开始并跨越len字符的部分（如果 str 太短或 len 是字符串npos，则直到 str 的末尾）。简单来说就是使用一个已存在的string类对象的一部分来创建一个新的string类对象。

小Tips：nops是string类里面的一个静态成员变量，它是size_t类型，初始化为-1，即表示整型的最大值。此值如果在string的成员函数中作为形参len的缺省值，表示到字符串结束。如果作为string类中成员函数的返回值，一般表示没有匹配项。

int main()
{
   
	string s1("Hello C++!");
	string s2(s1, 0, 5);//用s1的部分来初始化创建s2
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	return 0;
}

注意：对一个string类对象来说，它的第一个有效字符的下标是0。

📖string (const char s, size_t n)*
用s所指向字符串（或字符数组）的前n个来初始化创建一个string类对象。

int main()
{
   
	char str[] = "Hello C++!";
	string s1(str, 5);//用字符数组str的前5个字符来构建一个string类对象
	cout << str << endl;
	cout << s1 << endl;
	return 0;
}

二，与容量有关的接口

📖size()
返回字符串的有效字符长度。

int main()
{
   
	string s1("Hello C++!");
	string s2("Good morning!");
	cout << "s1的size:" << s1.size() << endl;
	cout << "s2的size:" << s2.size() << endl;
	return 0;
}

📖length()
返回字符串的有效字符长度。

int main()
{
   
	string s1("Hello C++!");
	string s2("Good morning!");
	cout << "s1的length:" << s1.length() << endl;
	cout << "s2的length:" << s2.length() << endl;
	return 0;
}

小Tips：从上面的打印结果可以看出，size()和length()接口的功能一模一样，甚至底层实现原理也完全相同，都是返回字符串的有效字符个数，最初只有length()接口，引入size()接口的原因是为了与其他容器的接口保持以致，一般情况下基本都使用size()接口。这也从侧面说明string诞生的时间比STL要早。
📖capacity()
返回一个string对象中空间的大小。

int main()
{
   
	string s1("Hello C++!");
	string s2("Good morning chunren!");
	cout << "s1的capacity:" << s1.capacity() << endl;
	cout << "s2的capacity:" << s2.capacity() << endl;
	return 0;
}

小Tips：同一个string对象，在不同平台下的capacity()（空间容量）可能不同，因为string在底层就是一个存储字符的动态顺序表，空间不够了要进行扩容，而不同平台底层的扩容机制可能有所不同，这就导致了最终capacity()的结果不同。将上面的代码放到Linux环境下使用g++编译器再来试试：

小Tips：capacity()返回一个string对象中空间的大小，这个空间指的是可以存储有效字符的空间，底层实际上的空间会多一个，因为还要存储\0。
📖VS下的扩容机制

int main()
{
   
	string s1("Hello!");
	size_t old = s1.capacity();
	cout << s1.capacity