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C++初阶——string类

news 2024/11/8 19:45:40

一、什么是string类

        string类是C++标准库中的一个类，它提供对字符串的管理和操作功能。以下是string类的一些关键特性：

  1. 动态数组：string类是一个动态数组，可以存储字符序列，并且可以自动调整大小以适应存储的字符数量。

  2. 构造函数：string类提供了多种构造函数，允许从C风格字符串、另一个string对象、字符数组等创建字符串对象。

  3. 赋值和初始化：string类支持赋值运算符=，用于将一个字符串的内容复制给另一个字符串对象。

  4. 大小和容量：string类提供了.size()、.length()、.empty()、.capacity()等方法来获取字符串的大小和容量。

  5. 访问和修改：string类提供了下标运算符[]和.at()方法来访问和修改字符串中的字符。

  6. 迭代器：string类支持迭代器，允许使用.begin()和.end()方法遍历字符串。

  7. 连接和插入：string类提供了+和+=运算符来连接字符串，以及.insert()方法在指定位置插入字符或字符串。

  8. 删除和替换：string类提供了.erase()方法来删除字符串中的字符或子字符串，以及.replace()方法来替换字符串中的字符或子字符串。

  9. 比较：string类提供了比较运算（==、!=、>、<、>=、<=）来比较两个字符串。

  10. 查找和搜索：string类提供了.find()、.refind()、.find_first_of()、.find_last_of()方法来在字符串中查找字符或子字符串。

  11. 子字符串：string类提供了.substr()方法来获取字符串的子字符串。

  12. C风格字符串：string类提供了.c_str()方法来获取C风格字符串。

        string类有大约100个接口，这里的学习遵循二八原则即可，会用常用的，知道其它的。

二、string类对象的常见构造

函数名称功能
string()构造空的string类对象，即空字符串
string(const char*s)

                用C-string类构造string类对象

strinf(size_t n, char c)string类对象中包含n个字符c
string(const string&s)拷贝构造函数
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s1; //构造空的string类对象s1string s2("hello world!");//用c风格字符串构造类对象s2string s3(10, 'a');//构造类对象s3，用10个a初始化它string s4(s2);//拷贝构造s4s1 = s3;//用=给s1赋值，将s3的值赋给s1cout << s2 << endl;cout << s3 << endl;cout << s4 << endl;return 0;
}

三、string类对象的容量操作

函数名称功能说明
size返回字符串有效字符长度
length返回字符串有效字符长度
capactiy返回空间总大小
empty检查字符串是否为空串，若是返回ture，否则返回false
clear清空有效字符
reserve为字符串预留空间
resize将有效字符的个数改为n个，多出的空间用字符c填充

3.1size函数和length函数

size_t size() const noexcept;
size_t length() const noexcept;

        在C++的string类中，size()和length()函数都用于返回字符串的长度，即字符串中字符的数量，这两个函数在功能上是等价的，返回一个size_t类型的值。返回的字符数量不包括结尾的空字符。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s1;string s2("hello world!");string s3(10, 'a');cout << s3.size() << endl;cout << s3.length() << endl;
}

        C++是兼容C与语言的，所以沿用了C语言对字符串的处理风格，考虑到语言的兼容性，采用length函数来获取字符串的长度。后来在设计STL的时候，为了遵循容器接口的规范，使用size函数来获取字符串的长度。它们在功能上是等价的，开发者可根据个人偏好和团队要求选择使用。

3.2capacity函数

size_t capacity() const noexcept;

        使用capacity函数获取已分配给字符串的空间能够容纳的字符数量，包括已经存储的字符和还未使用的空间，这个值至少与size函数的返回值一样大，但通常会更大，因为会预分配更多的空间以提高效率。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s1;string s2("hello world!");string s3(10, 'a');cout << s3.size() << endl;cout << s3.capacity() << endl;
}

3.3empty函数

bool empty() const noexcept;

        empty函数用于检测字符串是否为空，如果字符串是个空串返回true，否则返回false。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s1;string s2("hello world!");string s3(10, 'a');cout << s1.empty() << endl;cout << s3.empty() << endl;
}

3.4clear函数

void clear() noexcept;

        clear函数用于清空字符串的内容，将其变为一个空字符串，但是分配给字符串的空间仍然保留。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s1;string s2("hello world!");string s3(10, 'a');s3.clear();cout << s3.size() << endl;cout << s3.capacity() << endl;
}

3.5reserve函数

void reserve (size_t n = 0);

        reserve函数用于预留足够的内存以存储指定数量的字符。这个函数会接收一个参数，即你希望字符串能够容纳的字符数。如果当前容量小于给定的参数，会涉及到动态内存分配，以确保有足够的空间来存储指定数量的字符。如果当前的容量已经大于或等于指定的值，则不会进行任何操作。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s1;cout << s1.capacity() << endl;s1.reserve(100);cout << s1.capacity() << endl;
}

3.6resize函数 

void resize (size_t n);
void resize (size_t n, char c);

        resize函数用于改变字符串的长度。这个函数可以接受两个参数，一个是你希望字符串达到的新长度，另一个是用于填充空位置的字符，默认为'\0'。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s1;string s2("hello world!");string s3(10, 'a');s2.resize(20, 'a');cout << s2 << endl;s2.resize(3);cout << s2 << endl;
}

        注意：resize函数在改变元素个数时，如果元素个数增多可能改变底层容量。如果是将元素减少，底层总空间不变。

四、string类对象的访问及遍历操作

  函数名称  功能说明
operator[]返回给定下标位置的字符
     begin+end    begin获取第一个字符的迭代器+end获取最后一个字符的下一个位置迭代器。
rbegin + rend与begin+end相反
范围forC++提供了更简洁的范围for的遍历方式

4.1operator[]

      char& operator[] (size_t pos);
const char& operator[] (size_t pos) const;

        string类重载了[]，允许通过下标访问字符串中的字符。这个操作是常数时间的，但不会检查边界，因此可能会导致越界错误。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s2("hello world!");for (int i = 0; i < s2.size(); ++i){cout << s2[i]) << " ";}
}

4.2at函数 

      char& at (size_t pos);
const char& at (size_t pos) const;

        at函数与operator[]是一样的，但是它会检查边界，在越界的时候抛出out_of_range异常。它安全方面更优，但是性能稍差。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s2("hello world!");for (int i = 0; i < s2.size(); ++i){cout << s2.at(i) << " ";}
}

4.3迭代器 

      iterator begin() noexcept;
const_iterator begin() const noexcept;iterator end() noexcept;
const_iterator end() const noexcept;reverse_iterator rbegin() noexcept;
const_reverse_iterator rbegin() const noexcept;reverse_iterator rend() noexcept;
const_reverse_iterator rend() const noexcept;

        迭代器是STL中的核心概念，它是一种抽象的方法用来访问容器中的元素，迭代器可以被视为一种泛化的指针，它指向容器中的一个元素，并提供一种方式来访问和操作该元素。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s2("hello world!");for (auto i = s2.begin(); i != s2.end(); ++i)cout << *i << " ";cout << endl;for (auto i = s2.rbegin(); i != s2.rend(); ++i)cout << *i << " ";
}

4.4范围for

        基于范围for，C++提供了一种简洁的方式来遍历容器中的元素。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s2("hello world!");for (auto s : s2)cout << s << " ";
}

五、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+=在字符串后追加字符串str
      c_str        返回C格式字符串        
find从字符串pos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pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

5.1 push_back

void push_back (char c);

        push_back函数用于在字符串的末尾添加一个字符。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s2("hello world!");s2.push_back('m');s2.push_back('y');s2.push_back('f');s2.push_back('r');s2.push_back('i');s2.push_back('e');s2.push_back('n');s2.push_back('d');cout << s2;
}

           注意：

  1. 这个操作会改变字符串的内容，增加一个字符的长度，并且可能增加字符串的容量。
  2. push_back是一个就地操作，它会改变字符串的状态，而不是创建一个新的字符串。
  3. 可能会导致字符串重新分配内存，尤其是当添加的字符超过当前容量时。这可能会导致性能开销，因为需要复制现有字符到新的内存位置。 
  4. 如果预计会频繁向字符串添加字符，可以先使用reserve预留足够的空间，以减少重新分配的次数。  

5.2append函数和operator+=

        在string类中，append函数和operator+=都是用来连接字符串的成员函数，但它们使用的行为和场景有所不同。

  • append 
    1. string (1)	    string& append (const string& str);
substring (2)	string& append (const string& str, size_t subpos, size_t sublen);
c-string (3)	string& append (const char* s);
buffer (4)	string& append (const char* s, size_t n);
fill (5)	string& append (size_t n, char c);
range (6)	template <class InputIterator>string& append (InputIterator first, InputIterator last);
initializer list(7)	string& append (initializer_list<char> il);

    2. append可以接收一个string类对象、C风格字符串或者一个字符。
    3. append不返回任何值。 
      #include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s2("hello world!");s2.append("my friend");cout << s2;
}
  • operator+= 
    1. string (1)	            string& operator+= (const string& str);
c-string (2)	        string& operator+= (const char* s);
character (3)	        string& operator+= (char c);
initializer list (4)	string& operator+= (initializer_list<char> il);

    2. operator+=接收一个string类对象作为参数。
    3. 会将传入的字符串整体添加到当前字符串的末尾。
    4. 返回对当前字符串对象的引用，这允许链式操作。 
      #include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s2("hello world!");string s3("my friend");s2 += s3;cout << s2;
}

5.3c_str

const char* c_str() const noexcept;

        在C++中，string类的c_str函数用于获取一个指向以空字符('\0')结尾的字符数组的指针，这个字符数组与string对象中的内容相同。这个函数通常用于与需要C风格字符串的旧式C函数或C++库函数进行交互。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s2("hello world!");const char* str = s2.c_str();cout << *str;
}

          注意：

  1. c_str函数的指针只在原对象的生命周期内有效。如果象被销毁，返回的指针就会变成野指针，指向的内存区域可能不再有效。
  2. c_str返回的是const char*类型，这意味着你不能通过这个指针修改字符串的内容。

5.4find和rfind

string (1)	    size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const noexcept;
c-string (2)	size_t find (const char* s, size_t pos = 0) const;
buffer (3)	    size_t find (const char* s, size_t pos, size_type n) const;
character (4)	size_t find (char c, size_t pos = 0) const noexcept;

        find函数是一个非常有用的成员函数，用于在字符串中从前往后搜索指定的子串或字符，并返回它出现第一次出现的位置。如果找不到就返回npos，这是一个表示不存在的特殊值。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s2("hello world!");size_t pos1 = s2.find('w');//查找单个字符cout << pos1 << endl;size_t pos2 = s2.find("wor");//查找字符串cout << pos2 << endl;size_t pos3 = s2.find("lk");//查找不存在的字符cout << pos3 << endl;
}

        rfind函数用于从后往前遍历，查找最后一次出现的位置。 

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s2("hello world!");size_t pos1 = s2.rfind('w');//查找单个字符cout << pos1 << endl;size_t pos2 = s2.rfind("wor");//查找字符串cout << pos2 << endl;size_t pos3 = s2.rfind("lk");//查找不存在的字符cout << pos3 << endl;
}

        注意：

  1. 这两个函数对大小写是敏感的，这意味着需要区分大写字母和小写字母。
  2. 它们的效率取决于字符串的长度和要查找的子串或字符。在最坏的情况下，它可能需要检查字符串中的每个字符，这可能导致性能问题。 

5.5substr 

string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;

        类的一个成员函数，它用于从字符串中提取一个子串。这个函数接受两个参数：子串的起始位置和子串的长度。如果省略第二个参数，substr将从起始位置开始提取到原字符串的末尾。

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s2("hello world!");string s3 = s2.substr(5, 7);cout << s3;
}

 注意：

  1. 如果第一个参数超过字符的长度会抛出out_of_range异常。
  2. 如果pos+len超过字符长度，则只会提取到字符串的末尾，而不是抛出异常。

   


http://www.mrgr.cn/news/68561.html

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