C++ string类完全指南：从入门到实战

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C++ string类完全指南：从入门到实战

1. string和char[]如何选择？

C++ string类完全指南：从入门到实战

写给初学者的前言

当你刚开始学习C++时，可能会对字符串处理感到困惑——为什么要有string类？它和C语言的字符数组有什么区别？为什么总说string更好用？这篇文章将用最通俗易懂的方式，带你彻底理解C++中的string类。

一、为什么需要string类？

1. C语言字符串的烦恼

想象你要记录一个班级的学生姓名：

char name1[20] = "张三";
char name2[20] = "李四";
// 想要拼接两个名字
strcat(name1, name2); // 危险！可能超出20个字符

C语言的字符串就像固定大小的盒子：

必须预先知道最大长度
拼接、复制容易出错
需要记住各种str开头的函数

2. string类就像智能字符串

string name1 = "张三";
string name2 = "李四";
string fullName = name1 + name2; // 自动处理内存

string类就像会自动扩容的智能容器：

不用预先设定大小
基本操作直接用运算符(+, =等)
内存自动管理

二、string类的基本使用

1. 创建字符串的5种方式

string s1;              // 空字符串
string s2 = "hello";    // 直接赋值
string s3("world");     // 构造函数
string s4(5, 'A');      // "AAAAA"
string s5(s2);          // 拷贝构造

2. 最常用的10个操作

// 1. 获取长度
int len = s.size(); // 或者s.length()

// 2. 判断是否为空
if (s.empty()) cout << "字符串为空";

// 3. 访问字符
char c1 = s[0];    // 不检查越界
char c2 = s.at(0); // 会检查越界

// 4. 字符串比较
if (s1 == s2) {...}
if (s1 < s2) {...}  // 按字典序比较

// 5. 字符串连接
s1 += s2;          // 追加
s1.append("!!");   // 同样功能

// 6. 查找子串
int pos = s.find("lo"); // 返回位置或string::npos

// 7. 截取子串
string sub = s.substr(2, 3); // 从位置2开始，取3个字符

// 8. 插入删除
s.insert(3, "插入的内容");
s.erase(3, 5); // 从位置3删除5个字符

// 9. 替换
s.replace(2, 4, "新内容"); // 从位置2开始替换4个字符

// 10. 转换C风格字符串
const char* p = s.c_str();

3. 新特性：auto和范围for

// 自动类型推导
auto s = "自动推导为string"s; // 注意结尾的s

// 遍历字符串的每个字符
for (auto ch : s) {
    cout << ch << " ";
}

三、string类的底层秘密

1. string类的存储方式

string类实际上是在堆上动态分配内存存储字符，但有两种优化策略：

VS编译器：

短字符串(<16字符)直接存在对象内部
长字符串才在堆上分配
总大小固定为28字节

GCC编译器：

全部在堆上分配
使用引用计数实现写时复制(COW)
多个string可共享同一内存

2. 为什么需要深拷贝？

// 浅拷贝的问题
string s1 = "hello";
string s2 = s1; // 如果只是简单复制指针...
// s1和s2指向同一内存，析构时会重复释放！

string类必须实现深拷贝：

每个string对象有自己的内存副本
拷贝时会完全复制内容
避免多个对象共享同一内存

四、实战练习（oj在线均有原题）

1. 反转字符串

void reverseString(string& s) {
    int left = 0, right = s.size() - 1;
    while (left < right) {
        swap(s[left], s[right]);
        left++;
        right--;
    }
}

2. 验证回文串

bool isPalindrome(string s) {
    int left = 0, right = s.size() - 1;
    while (left < right) {
        if (s[left] != s[right]) return false;
        left++;
        right--;
    }
    return true;
}

3. 字符串分割

vector<string> split(const string& s, char delim) {
    vector<string> tokens;
    string token;
    for (char ch : s) {
        if (ch == delim) {
            if (!token.empty()) {
                tokens.push_back(token);
                token.clear();
            }
        } else {
            token += ch;
        }
    }
    if (!token.empty()) tokens.push_back(token);
    return tokens;
}