C++初阶—string类（1）
目录
1. 为什么要学习string类
1.1 C语言中的字符串
1.2 两个面试题
2. 标准库中的string类
3. string类对象的常见构造
string常见构造类的使用代码演示
4. string类对象的容量操作
string容量相关方法使用代码演示
5. string类对象的访问及遍历操作
string中元素访问及遍历代码演示
6. string类对象的修改操作
string中插入和查找等使用代码演示
7. string类非成员函数
1. 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 两个面试题
把字符串转换成整数_牛客题霸_牛客网 (nowcoder.com)
Loading Question... - 力扣（LeetCode）
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。
2. 标准库中的string类
string类文档
2.1 string类(了解)
- 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 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;
3. string类对象的常见构造
string常见构造类的使用代码演示
//typedef basic_string<char> string;类模板
//构造函数construct functions|拷贝构造
void test_string1()
{
// 1
string str1;//construct string object
// 2
string str2("hello");//string(const char* s)
//底层涉及深拷贝
cout << str1 << endl;
cout << str2 << endl;
// 3
string str3(str2);//拷贝构造string(const string& s)
//底层涉及深拷贝
cout << str3 << endl;
// 4
string str4(str3, 2, 2);
//string(const string& str,size_t pos,size_t len = npos)
//缺省参数npos,npos是string类的静态成员变量,值是-1
//而npos是无符号整型，相当于一个很大的整数40亿多
//所以不给参数或给的范围过大，默认一直拷贝直到遇见\0
cout << str4 << endl;
string str5(str3, 2, 15);
cout << str5 << endl;
string str6(str3, 2);
cout << str6 << endl;
// 5
string str7("hello world", 2);
//string(const char* s,size_t n)
//将常量字符，前n个，自动补\0，进行构造
cout << str7 << endl;
// 6
string str8(5, 'a');
//string(size_t n,char s)
//将n个s，赋值给str,自动补\0，进行构造
cout << str8 << endl;
string类重载了流提取，流插入
//cin >> str1 >> str2;
//cout << str1 << " " << str2 << endl;
}4. string类对象的容量操作
string容量相关方法使用代码演示
#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>
// 测试string容量相关的接口
// size/clear/resize
void Teststring1()
{
// 注意：string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出
string s("hello, bit!!!");
cout << s.size() << endl;
cout << s.length() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
cout << s << endl;
// 将s中的字符串清空，注意清空时只是将size清0，不改变底层空间的大小
s.clear();
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
// 将s中有效字符个数增加到10个，多出位置用'a'进行填充
// “aaaaaaaaaa”
s.resize(10, 'a');
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
// 将s中有效字符个数增加到15个，多出位置用缺省值'\0'进行填充
// "aaaaaaaaaa\0\0\0\0\0"
// 注意此时s中有效字符个数已经增加到15个
s.resize(15);
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
cout << s << endl;
// 将s中有效字符个数缩小到5个
s.resize(5);
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
cout << s << endl;
}
//====================================================================================
void Teststring2()
{
string s;
// 测试reserve是否会改变string中有效元素个数
s.reserve(100);
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
// 测试reserve参数小于string的底层空间大小时，是否会将空间缩小
s.reserve(50);
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
}
// 利用reserve提高插入数据的效率，避免增容带来的开销
//====================================================================================
void TestPushBack()
{
string s;
size_t sz = s.capacity();
cout << "making s grow:\n";
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
s.push_back('c');
if (sz != s.capacity())
{
sz = s.capacity();
cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
}
}
}
// 构建vector时，如果提前已经知道string中大概要放多少个元素，可以提前将string中空间设置好
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。
5. string类对象的访问及遍历操作
范围for：c++11支持更简洁的范围for的新遍历方式
其上cbegin、cend、crbegin、crend是C++11新增为了区分const_interator begin() const，
但由于使用习惯，很少使用。
string中元素访问及遍历代码演示
// string的遍历
// begin()+end() for+[] 范围for
// 注意：string遍历时使用最多的还是for+下标 或者 范围for(C++11后才支持)
// begin()+end()大多数使用在需要使用STL提供的算法操作string时，比如：采用reverse逆置string
void Teststring3()
{
string s1("hello Bit");
const string s2("Hello Bit");
cout << s1 << " " << s2 << endl;
cout << s1[0] << " " << s2[0] << endl;
s1[0] = 'H';
cout << s1 << endl;
// s2[0] = 'h'; 代码编译失败，因为const类型对象不能修改
}
//迭代器
void test_string4()
{
/*iterator begin() noexcept;
const_iterator begin() const noexcept;*/
//返回第一给字符的位置
/*iterator end() noexcept;
const_iterator end() const noexcept;*/
//返回最后一个字符的下一个位置,即'\0'的位置
string s("hello");
string::iterator it = s.begin();
//s.begin() 返回第一个位置的迭代器
//s.end() 返回最后一个位置的下一个位置
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
//可读可写,但是[]更好用
++it;
}
cout << endl;
//vector<int>::iterator;
//list<int>::iterator;
//iterator像指针一样的类型
//有可能就是指针，也有可能不是指针，但是它的用法像指针一样
}
//string一般不使用迭代器，因为[]更好用,同样vector也是
//list/map/set...只能用迭代器
//iterator是所有容器通用的访问方式，用法类似
//范围for——所有容器都可以用范围for
void test_string5()
{
string s("hello");
//自动迭代，自动判断结束
//依次取s中的每个字符，赋值给ch
//for (auto ch : s)
//ch是s中字符的拷贝，因此需要修改s必须加&
for (auto& ch : s)
{
ch++;
cout << ch << " ";
}
cout << endl;
cout << s << endl;
list<int> lit(10, 1);
for (auto e : lit)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
//范围for的底层其实就是迭代器
}
void PrintString(const string& str)
{
//string::const_iterator it = str.begin();
//string::const_reverse_iterator it = str.rbegin();
auto it = str.begin();
while (it != str.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
}
//反向迭代器
void test_string6()
{
string s("hello");
/*reverse_iterator rbegin() noexcept;
const_reverse_iterator rbegin() const noexcept;*/
/*reverse_iterator rend() noexcept;
const_reverse_iterator rend() const noexcept;*/
string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
while (rit != s.rend())
{
cout << *rit << " ";
++rit;
}
cout << endl;
//const迭代器
PrintString(s);
}
对于string而言，遍历使用operator [] 最多
6. string类对象的修改操作
string中插入和查找等使用代码演示
//
// 测试string：
// 1. 插入(拼接)方式：push_back append operator+=
//modifiers
void test_string7()
{
string s("hello");
string s1("modtest");
/*void push_back(char c);
string& append(const string & str);
string& append(const string & str, size_t subpos, size_t sublen);
string & append(const char* s);
string& append(const char* s, size_t n);
string& append(size_t n, char c);*/
s.push_back('-');
s.push_back('-');//void push_back(char c);
s.append(s1); //string& append(const string & str);
s.append(s1, 3, s.size());//string& append(const string & str, size_t subpos, size_t sublen);
s.append("world");//string & append(const char* s);
s.append(" lllp", 2);//string& append(const char* s, size_t n);
s.append(5, 'a');//string& append(size_t n, char c);
//相当于顺序表的插入，一个字符或多个字符，自动扩容
cout << s << endl;
string str("我来了");
string str1("我又来了");
/*string& operator+= (const string & str);
string & operator+= (const char* s);
string& operator+= (char c);*/
str += ',';
str += "我走了";
str += ',';
str += str1;
cout << str << endl;
//迭代区间---使用模板，可以是其他类型的迭代器
/*template <class InputIterator>
string& append(InputIterator first, InputIterator last);*/
string str3 = "hello world";
str.append(++str3.begin(), --str3.end());
//相当于迭代器，将str整个区间的数据附加
cout << str << endl;
//string物理存储是连续的，可以+
string copy(2 + str3.begin(), str3.end() - 2);
cout << copy << endl;
}
//
// 2. 正向和反向查找：find() + rfind() + substr
void Teststring5()
{
string str;
str.push_back(' '); // 在str后插入空格
str.append("hello"); // 在str后追加一个字符"hello"
str += 'b'; // 在str后追加一个字符'b'
str += "it"; // 在str后追加一个字符串"it"
cout << str << endl;
cout << str.c_str() << endl; // 以C语言的方式打印字符串
// 获取file的后缀
string file("string.cpp");
size_t pos = file.rfind('.');
string suffix(file.substr(pos, file.size() - pos));
cout << suffix << endl;
// npos是string里面的一个静态成员变量
// static const size_t npos = -1;
// 取出url中的域名
string url("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");
cout << url << endl;
size_t start = url.find("://");
if (start == string::npos)
{
cout << "invalid url" << endl;
return;
}
start += 3;
size_t finish = url.find('/', start);
string address = url.substr(start, finish - start);
cout << address << endl;
// 删除url的协议前缀
pos = url.find("://");
url.erase(0, pos + 3);
cout << url << endl;
}
//
// 3. 删除：erase insert
void test_string1()
{
string str("wo lai le");
for (size_t i = 0; i < str.size();)
{
if (str[i] == ' ')
{
str.insert(i, "%20");
i += 4;
}
else
{
++i;
}
}
cout << str << endl;
for (size_t i = 0; i < str.size();i++)
{
if (str[i] == ' ')
{
str.erase(i,1);
}
}
cout << str << endl;
}
void test_string2()
{
string str("wo lai le");
string newstr;
for (size_t i = 0; i < str.size(); i++)
{
if (str[i] == ' ')
{
newstr += "%20";
continue;
}
newstr += str[i];
}
cout << newstr << endl;
}
//
//4. c_str——返回C形式的字符串
//const char* c_str() const;
void test_string3()
{
string filename("test.cpp");
FILE* fout = fopen(filename.c_str(), "r");
assert(fout);
char ch = fgetc(fout);
while (ch != EOF)
{
cout << ch;
ch = fgetc(fout);
}
}
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。
- insert效率较低，一般很少使用
7. string类非成员函数
上面的几个接口大家了解一下，下面的OJ题目中会有一些体现他们的使用。string类中还有一些其他的操作，这里不一一列举，在需要用到时不明白了查文档即可。
