C++【string类的使用】(上)

1. 为什么要学习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，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。

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. 标准库的string类

string类的文档介绍

在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std;

2.1 string的构造函数

（1）无参构造（重点）

C++为了与C语言的<string.h>区分开，是不会加 .h 的（C++的头文件<string>）

string();

无参构造的string内是没有元素的。

#include<iostream>
#include<string>using namespace std;void test_string_Construct()
{string s1;cout << s1 << endl;
}

注意：我们这里是使用的<<是string类实现的全局输出函数（string类还实现了>>输入函数）

（2）用字符串初始化（重点）

string (const char* s);

文档内容：
Copies the null-terminated character sequence (C-string) pointed by s.

将C字符串拷贝给对象。

string s2("Hello World");

（3）用字符串的前n个字符初始化

string (const char* s, size_t n);

拷贝C字符串的前n个字符到string类的对象

string s3("Hello World", 5);

(4)拷贝构造（重点）

string (const string& str);

一个str初始化一个新对象

	string s2("Hello World");string s4(s2);

（5）拷贝str的一部分

string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos);

pos为拷贝的开始位置，len为拷贝的字符个数，npos是string的成员常量

代表如果没给拷贝的字符个数，默认拷贝到str的\0

没有给要拷贝的个数

	string s5(s2, 6);cout << s5 << endl;

给了拷贝的个数

	string s6(s2, 6, 3);cout << s6 << endl;

（6）拷贝n个字符

string (size_t n, char c);

用n个字符拷贝初始化str

	string s7(5, 'x');cout << s7 << endl;

（7）用迭代器初始化

template <class InputIterator>string  (InputIterator first, InputIterator last);

按相同顺序复制范围 [first,last] 内的字符序列。

	string s2("Hello World");string s8(s2.begin(), s2.end());cout << s8 << endl;

2.2 string的访问及遍历

1. operator[]

返回string类中第pos位置的引用，也支持const string类调用（但权限是只读）

	string s1("Hello World");//下标+[]遍历//普通对象for (int i = 0; i != s1.size(); i++){s1[i] += 2;cout << s1[i] << ' ';}cout << endl;//const对象const string s2("Hello World");for (int i = 0; i != s1.size(); i++){//s1[i] += 2;cout << s1[i] << ' ';}

const对象这样操作会报错（权限只有只读）

2.Iterators（迭代器遍历）

STL六大组件之一，这里只讲一些迭代器的用法，后期我们会详细讲解。

返回一个指向string第一个字符的迭代器

	string s1("Hello World");string::iterator sit = s1.begin();

分析下上面的代码，我们先突破了string类域，指定了iterator 定义了变量 sit，然后 sit 接收了来自s1.begin()的返回值，也就是指向第一个字符的位置。
从这里我们可以感觉到这个迭代器的功能特别像指针，但是！迭代器不一定是指针，因为迭代器不仅仅是数组类数据结构有，而是STL的数据结构都有迭代器的功能，像map结构，list结构他们都有迭代器，而且所有迭代器还支持++和解引用，这些迭代器都是重载过的，当然我们也可以把他当作指针用，因为它的用法和指针十分相似。

返回一个指向最后一个字符的迭代器（'\0'）

	//迭代器遍历string s1("Hello World");string::iterator sit = s1.begin();for (; sit != s1.end(); sit++){cout << *sit << ' ';}cout << endl;

我们也可以使用迭代器对s1进行修改

如果你只希望迭代器进行“读”的操作，不进行“写”的操作，那就可以使用const迭代器


const迭代器，功能和迭代器一样，只是没有了“写”的权限，

	string::const_iterator cit = s1.begin();while (cit != s1.end()){cout << *cit << ' ';cit++;//(*cit)++;}cout << endl;

反向迭代器

顾名思义，迭代器的方向是反方向的，这也就证明了迭代器并不是指针，指针是无法通过++来往后走的。

Returns a reverse iterator pointing to the last character of the string (i.e., its reverse beginning).
返回一个反向迭代器，这个迭代器指向string的最后一个字符的前一个位置（最后是'\0'）

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Reverse iterators iterate backwards: increasing them moves them towards the beginning of the string.
反向迭代器向后迭代：增加迭代器会使其向字符串的开头移动。

Returns a reverse iterator pointing to the theoretical element preceding the first character of the string (which is considered its reverse end).
返回一个反向迭代器，指向字符串第一个字符（被视为其反向末端）之前的理论元素。

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The range between string::rbegin and string::rend contains all the characters of the string (in reverse order).
rbegin和rend之间的顺序是相反的

这里还有最有一种迭代器，const反向迭代器，理解了前面的const迭代器和反向迭代器，就能知道该怎么用了，这里就不赘述了

补充：const迭代器都是C++11加入进来的。

3. 范围for遍历

C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式

auto关键字

在这里补充2个C++11的小语法，方便我们后面的学习。

• 在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，后来这个不重要了。C++11中，标准委员会变废为宝赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。（也就是自动推导类型）

就拿迭代器来说，我们如果要写一个反向迭代器，我们需要写
string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();
但是如果我们用了auto，那就不用写那么长的代码
auto resit = s1.rbegin();

• 用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&
• 当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。
• auto不能作为函数的参数，可以做返回值，但是建议谨慎使用
• auto不能直接用来声明数组

范围for遍历

对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ ：”分为两部分：第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围，自动迭代，自动取数据，自动判断结束。

范围for可以作用到数组和容器对象上进行遍历

范围for的底层很简单，容器遍历实际就是替换为迭代器，这个从汇编层也可以看到。

我们也可以不通过汇编来看（错误使用范围for的e）

2.3 string的容量操作

1.size和length（size是重点）

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()。

	string s1("hello worldxxxxxxx");//求元素个数cout << "size:" << s1.size() << endl;cout << "length:" << s1.length() << endl;

2. max_size

Returns the maximum length the string can reach.
返回string能到达的最大长度

	string s1("hello worldxxxxxxx");//返回string的最大长度cout << "max_size:" << s1.max_size() << endl;

32位环境下是21亿多

64位就更长的（达到了九十多亿万亿）

3. capacity

Returns the size of the storage space currently allocated for the string, expressed in terms of bytes.
返回当前空间所分配的大小（以字节为单位）

这个我们就很熟悉，也就不多讲解了

	string s1("hello worldxxxxxxx");//求容量大小cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl;

4. resize（重点）

Resizes the string to a length of n characters.
将size修改到n

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If n is smaller than the current string length, the current value is shortened to its first n character, removing the characters beyond the nth.
如果你给的n比原来的size小，那么会将当前值缩短为前 n 个字符，并删除 n 个字符之后的字符。

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If n is greater than the current string length, the current content is extended by inserting at the end as many characters as needed to reach a size of n. If c is specified, the new elements are initialized as copies of c, otherwise, they are value-initialized characters (null characters).
如果你给的n比原来的size大且指定了字符c，新元素将被初始化为 c 的副本，否则，它们将是值初始化字符（空字符）。

	string s1("hello worldxxxxxxx");cout << endl << "改变内容个数:" << endl;//改变内容个数s1.resize(s1.size() - 5);	   //小于原本的size会删除string内部的元素（从后往前删）cout << s1 << endl;cout << "size:" << s1.size() << endl;cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl << endl;//减少了size并不会减少capacitys1.resize(s1.size() + 5);	   //大于原本的size，会在多余的地方加入'/0'cout << s1 << endl;cout << "size:" << s1.size() << endl << endl;s1.resize(s1.size() + 2, '#'); //大于原本的size且指定了字符，会在尾部插入n个指定字符cout << s1 << endl;cout << "size:" << s1.size() << endl << endl;

5. reserve（重点）

reserve改变的是capacity。

Requests that the string capacity be adapted to a planned change in size to a length of up to n characters.
要求将字符串容量调整为不小于size的长度，以适应计划中的大小变化。

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If n is greater than the current string capacity, the function causes the container to increase its capacity to n characters (or greater).
如果 n 大于当前字符串容量，该函数会使容器的容量增加到 n 个字符（或更多）。

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In all other cases, it is taken as a non-binding request to shrink the string capacity: the container implementation is free to optimize otherwise and leave the string with a capacity greater than n.
在如果给的数字在size与capacity之间，那么缩减字符串容量的请求就不一定会执行：容器实现可以自由地进行其他优化，使字符串容量大于 n。

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This function has no effect on the string length and cannot alter its content.
这个函数无法影响string的size和修改string的内容

	string s1("hello");//改变容量s1.reserve(4);//容量比size小cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl; //不会缩容（这里不管vs还是g++都不会缩容）s1.reserve(10);//改变的值在capacity与size之间cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl; //在vs平台下不会缩容（但是在g++里会缩容）s1.reserve(20);//改变的值比capacity大cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl; //会扩容

补充

补充一个小知识点，从上面的代码我们得知，只有5个元素的string竟然开了16个空间（多出来个是给'\0'）

这是因为vs在设计string类时，设计了两个存储空间，当capacity小于16个时，存储在有16个字节大小的_Buf数组里面，当capacit大于16时，再存储到堆上开辟的动态内存。

当我们把size或者capacity修改到大于16时，数据就会存储到_Ptr里面。

6. clear

清空有效字符

Erases the contents of the string, which becomes an empty string (with a length of 0 characters).
清空string的内容，并将string的size置为0

	string s1("hello worldxxxxxx");//清除string的元素s1.clear();cout << "size:" << s1.size() << endl;          //归零cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl;  //不变

clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

7. empty

这个就是判断string是否为空

	string s1("hello worldxxxxxx");//判断string是否为空s1.clear();cout << s1.empty() << endl;s1 += 'a';cout << s1.empty() << endl;

判断的是string类的size是否为0

8. shrink_to_fit

这是C++11新加入的函数

Requests the string to reduce its capacity to fit its size.
要求string的capacity减少到size的大小

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The request is non-binding, and the container implementation is free to optimize otherwise and leave the string with a capacity greater than its size.
该请求是非约束性的，容器实现可以自由地进行其他优化，使字符串的容量大于其大小。（但vs会执行）

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This function has no effect on the string length and cannot alter its content.
这个函数无法影响string的size，也无法改变string的内容

	string s1("hello worldxxxxxx");cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl;//将capacity缩减到sizes1.resize(10);s1.shrink_to_fit();cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl; //缩小了

结语

如果全部讲解就会篇幅过长，所有剩下的部分会放在下半部的博客
那么这次的分享就到这里结束了~
最后感谢您能阅读完此片文章~
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