第一章:为什么要学习string类
1.1 C语言中的字符串
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。
1.2 面试题
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。
第二章:标准库中的string类
2.1 string类
- 字符串是表示字符序列的类
- 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。
- 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)。
- 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)。
- 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:
- string是表示字符串的字符串类
- 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。
- string在底层实际是:basic_string模板类的别名,typedef basic_string<char, char_traits, allocator> string;
- 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
1. string类对象的常见构造
函数名称 | 功能说明 |
string() (重点) | 构造空的string类对象,即空字符串 |
string(const char* s) (重点) | 用C-string来构造string类对象 |
string(size_t n, char c) | string类对象中包含n个字符c |
string(const string&s) (重点) | 拷贝构造函数 |
2. string类对象的容量操作
函数名称 | 功能说明 |
size(重点) | 返回字符串有效字符长度 |
length | 返回字符串有效字符长度 |
capacity | 返回空间总大小 |
empty (重点) | 检测字符串释放为空串,是返回true,否则返回false |
clear (重点) | 清空有效字符 |
reserve (重点) | 为字符串预留空间** |
resize (重点) | 将有效字符的个数该成n个,多出的空间用字符c填充 |
注意:
- size()与length()方法底层实现原理完全相同,引入size()的原因是为了与其他容器的接口保持一致,一般情况下基本都是用size()。
- clear()只是将string中有效字符清空,不改变底层空间大小。
- resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个,不同的是当字符个数增多时:resize(n)用0来填充多出的元素空间,resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的元素空间。注意:resize在改变元素个数时,如果是将元素个数增多,可能会改变底层容量的大小,如果是将元素个数减少,底层空间总大小不变。
- reserve(size_t res_arg=0):为string预留空间,不改变有效元素个数,当reserve的参数小于string的底层空间总大小时,reserver不会改变容量大小。
3. string类对象的访问及遍历操作
函数名称 | 功能说明 |
operator[] (重点) | 返回pos位置的字符,const string类对象调用 |
begin+ end | begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器 |
rbegin + rend | begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器 |
范围for | C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式 |
4. string类对象的修改操作
函数名称 | 功能说明 |
push_back | 在字符串后尾插字符c |
append | 在字符串后追加一个字符串 |
operator+= (重点) | 在字符串后追加字符串str |
c_str(重点) | 返回C格式字符串 |
find + npos(重点) | 从字符串pos位置开始往后找字符c,返回该字符在字符串中的位置 |
rfind | 从字符串pos位置开始往前找字符c,返回该字符在字符串中的位置 |
substr | 在str中从pos位置开始,截取n个字符,然后将其返回 |
注意:
- 在string尾部追加字符时,s.push_back(c) / s.append(1, c) / s += 'c'三种的实现方式差不多,一般情况下string类的+=操作用的比较多,+=操作不仅可以连接单个字符,还可以连接字符串。
- 对string操作时,如果能够大概预估到放多少字符,可以先通过reserve把空间预留好。
5. string类非成员函数
函数 | 功能说明 |
operator+ | 尽量少用,因为传值返回,导致深拷贝效率低 |
operator>> (重点) | 输入运算符重载 |
operator<< (重点) | 输出运算符重载 |
getline (重点) | 获取一行字符串 |
relational operators (重点) | 大小比较 |
string类内部就是char*,为什么不直接用char*而是要封装成string类。
为了适应不同的编码(UTF-8、UTF-16、UTF-32等),从而表示不同国家的文字
接口示例
#include <iostream>
#include <string>
#include <list>
using namespace std;
void test_string1() {
string s1;
string s2("hello");
//输入 输出
//C++可以按需提取,C语言只能使用固定大小的数组
//cin 会读取输入直到遇到第一个空格、制表符(Tab)、换行符等空白字符为止。
//也就是说,它不会读取空格或换行之后的内容,只会读取直到空白字符之前的内容。
cin >> s1;
cout << s1 << endl;
cout << s2 << endl;
//拼接字符串
//相比strcat,可读性更强;strcat空间不够,不能自动扩容;
//strcat要先找\0,如果字符串较长,消耗时间
string ret1 = s1 + s2;//s1+s1也可以,两个s1的内容拷贝到ret1(对象+对象)
cout << ret1 << endl;
string ret2 = s1 + "我来了";//对象+字符串
cout << ret2 << endl;
}
void test_string2() {
string s1("hello world");//直接调用构造函数
string s2 = "hello world";//构造+拷贝构造+优化,本质是隐式类型转换(单参数构造函数支持隐式类型转换)
//遍历string
for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
cout << s1[i] << " ";//读
cout << endl;
for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
s1[i]++;//写
cout << s1 << endl;//ifmmp!xpsme
//遍历的第二种方式:迭代器
string::iterator it = s1.begin();//iterator是在string这个类里面定义的,所以需要加string类域
while (it != s1.end()) { //end指向最后一个有效字符的后一个位置,即\0
cout << *it << " ";//读
++it;
}
cout << endl;
it = s1.begin();
//while (it < s1.end()) //这里可以改为<,但不建议
//因为迭代器是通用的,string空间是连续的,但其他数据结构不一定,比如list
while (it != s1.end()) {
*it = 'a';//写
++it;
}
cout << s1 << endl;//aaaaaaaaaaa
//链表示例
list<int> lt;
lt.push_back(1);
lt.push_back(2);
lt.push_back(3);
lt.push_back(4);
list<int>::iterator lit = lt.begin();
while (lit != lt.end()) { //链表只能用!=,不能用<
cout << *lit << " ";
++lit;
}
cout << endl;
}
void test_string3() {
string s1("hello world");
//正向遍历
string::iterator it = s1.begin();//iterator是在string这个类里面定义的,所以需要加string类域
while (it != s1.end()) { //end指向最后一个有效字符的后一个位置,即\0
cout << *it << " ";//读
++it;
}
cout << endl;
//反向遍历
//string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();
auto rit = s1.rbegin();//rbegin的返回值就是反向迭代器,所以可以使用auto
while (rit != s1.rend()) {
cout << *rit << " ";//d l r o w o l l e h
++rit;//这里++是从后向前倒着走
}
cout << endl;
//原理:编译时编译器替换成迭代器
//读
for (auto ch : s1) //范围for不支倒序遍历。如果想修改需要引用
cout << ch << " ";
cout << endl;
//写
for (auto& ch : s1)
ch++;
cout << s1 << endl;
}
//void func(string s) //不推荐传值传参,会调用拷贝构造
void func(const string& s) {
//string::iterator it = s.begin();//迭代器支持读写,但参数有const修饰,所以报错
//string::const_iterator it = s.begin();
auto it = s.begin();
while (it != s.end()) {
//const迭代器不支持写
//*it = 'a';
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
//string::const_reverse_iterator rit = s.rbegin();
auto rit = s.rbegin();
while (rit != s.rend()) {
cout << *rit << " ";
++rit;
}
cout << endl;
}
void test_string4() {
string s1("hello worldxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx");
func(s1);
string s2(s1);//拷贝构造
string s3(s1, 6, 5);//从下标6位置开始取5个字符
cout << s3 << endl;//world
//npos 是一个静态成员常量值,无符号整形-1(即最大值),表示“直到字符串的末尾”。
string s4(s1, 6);//从从下标6位置开始取到结束。最后一个是缺省参数npos
cout << s4 << endl;
//不使用缺省参数,也可以计算
string s5(s1, 6, s1.size() - 6);//size是字符串长度
cout << s5 << endl;
string s6(10, 'a');//用10个a初始化
cout << s6 << endl;
string s7(++s6.begin(), --s6.end());//用迭代器区间初始化
cout << s7 << endl;//aaaaaaaa
//三种赋值方法
string s8;
s8 = s7;
s8 = "xxx";
s8 = 'y';
}
void test_string5() {
string s1("hello world");
cout << s1.size() << endl;//11 size具有通用性
cout << s1.length() << endl;//11
cout << s1.capacity() << endl;//15
s1.clear();//仅清除数据,不释放空间
cout << s1.size() << endl;//0
cout << s1.capacity() << endl;//15
//为什么结尾是\0
//需要兼容C语言,而且有些场景只能调C的接口
//文件示例
string filename;
cin >> filename;
FILE* fout = fopen(filename.c_str(), "r");//fopen函数第一个参数是字符串
//const char* c_str() const; 返回一个指向数组的指针,该数组包含以 null 结尾的字符序列(即 C 字符串),表示字符串对象的当前值。
}
void test_string6() {
string s;
size_t old = s.capacity();
cout << "初始" << s.capacity() << endl;
for (size_t i = 0; i < 100; i++) {
s.push_back('x');
if (s.capacity() != old) {
cout << "扩容:" << s.capacity() << endl;
old = s.capacity();
}
}
//初始15
//扩容:31
//扩容:47
//扩容:70
//扩容:105
string s1;
//reserve价值,确定大概要多少空间,提前开辟,减少扩容,提高效率