<C++_STL> string

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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.string类

1.string类是表示字符序列的类

2.标准的string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。

3.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)。

4.string类是basic_string模板类的一个实例,它使用char实例化basic_string模板类,并用char_traitsallocator作为basic_string默认参数(根于更多的模板信息请参basic_string)。

5.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。

<C++_STL> string

总结:

1. string是表示字符串的字符串类

2. 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。

3. string在底层实际是:basic_string模板类的别名,typedef basic_string string;

4. 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<string>头文件以及using namespace std

2.string类的接口

2.1 成员函数

string构造函数

<C++_STL> string

函数名称 功能说明
string() 默认构造函数,创建一个空字符串。
string(const char* str) 使用C风格的字符串s构造一个string对象。
string(const string& str) 拷贝构造函数,用一个已有的string对象来构造新的对象。
string(size_t n, char c) 用字符c重复n次构造新的字符串。
string(const char* str, size_t n) 创建一个字符串对象,其内容是由 C 风格的字符串 str 的前 n 个字符给定的 
string(const string& str, size_t pos, size_t n = npos) 创建一个字符串对象,其内容是字符串对象 str 中从位置 pos 开始的 n 个字符 
template <class InputIterator> string(InputIterator begin, InputIterator end) 创建一个字符串对象,其内容是由迭代器对 [begin, end) 中的字符序列给定的

 下面是这些接口的测试: 

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
    // 1.string()
    string s1; // 构造空的string类对象s1

    // 2.string(const char* str)
    string s2("Hello World\n"); // 用C格式字符串构造string类对象s2
    string s3 = "Hello World";

    // 3.string(const string& str)
    string s31(s3);      // 拷贝构造s3
    cout << s31 << endl; // Hello World

    // 4.string(size_t n, char c):用字符c重复n次构造新的字符串。
    string s4(3, 'a');
    cout << s4 << endl; // aaa

    // 5.string(const char* str, size_t n) :创建一个字符串对象,其内容是由 C 风格的字符串 str 的前 n 个字符给定的 
    string s5("Hello World", 5); // 取字符串前5个
    cout << s5 << endl;          // Hello

    // 6.string(const string& str, size_t pos, size_t n = npos) :创建一个字符串对象,其内容是字符串对象str中从位置pos开始的 n 个字符 
    string s6(s3, 6, 3); // 从s3的第6个字符开始取后三个字符
    cout << s6 << endl;  // Wor

    string s7(s3, 6, 13); // 取13个字符,超过了,就有多少取多少
    cout << s7 << endl;   // World

    string s8(s3, 1);   // 取1后面的所有字符
    cout << s8 << endl; // ello World

    for (size_t i = 0; i < s2.size(); i++)
    {
        s2[i]++;
    }
    cout << s2 << endl; // Ifmmp!Xpsme */

    // 7.template <class InputIterator> string(InputIterator begin, InputIterator end):创建一个字符串对象,其内容是由迭代器对 [begin, end) 中的字符序列给定的
    char arr[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
    string str(begin(arr), end(arr)); // Hello
    cout << str << endl;
    return 0;
}

string赋值运算

<C++_STL> string

函数名称 功能说明
string& operator=(const string& str); 将一个字符串对象 str 赋值给当前的字符串对象,返回当前字符串对象的引用。
string& operator=(const char* s) 将一个 C 风格的字符串 s 赋值给当前的字符串对象,返回当前字符串对象的引用
string& operator=(char c) 将一个字符 c 赋值给当前的字符串对象,返回当前字符串对象的引用。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
    // 1.string& operator=(const string& str)
    string str1 = "Hello";
    string str2 = "World";
    str1 = str2;          // 将 str2 的值赋给 str1
    cout << str1 << endl; // 输出:World

    // 2.string& operator=(const char* s)
    string str3 = "Hello";
    str3 = "World";       // 将 C 风格字符串 "World" 赋给 str
    cout << str3 << endl; // 输出:World

    // string& operator=(char c)
    string str4 = "Hello";
    str4 = 'W';           // 将字符 'W' 赋给 str
    cout << str4 << endl; // 输出:W
    return 0;
}

string析构函数

string 类的析构函数会自动被编译器生成,无需手动实现。当一个 string 类型的对象生命周期结束时,其析构函数会被自动调用,用于释放对象占用的内存空间。

string 类的析构函数没有任何参数,也没有返回值。它会自动释放对象占用的内存,包括对象所持有的动态内存和任何由 string 对象分配的缓冲区。

例如,当一个 string 类型的对象超出作用域、被 delete 运算符释放或者存储它的容器被销毁时,其析构函数会被自动调用。

2.2 string对象访问以及迭代器

string的遍历方式

函数名称 功能说明

char& operator[](size_t pos)

const char& operator[](size_t pos) const

返回pos位置的字符,const string类对象调用

iterator begin()

const_iterator begin() const

iterator end()

const_iterator end() const

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

iterator rbegin()

const_iterator rbegin() const

iterator rend()

const_iterator rend() const

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
// 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 World");
    const string s2("hello World2");
    cout << s1 << " " << s2 << endl;       // hello World hello World2
    cout << s1[0] << " " << s2[0] << endl; // h H

    s1[0] = 'H';
    cout << s1 << endl; // Hello World

    // s2[0] = 'h';   代码编译失败,因为const类型对象不能修改
}

void Teststring4()
{
    string s("hello world");
    // 3种遍历方式:
    // 需要注意的以下三种方式除了遍历string对象,还可以遍历是修改string中的字符,
    // 另外以下三种方式对于string而言,第一种使用最多
    // 1. for+operator[]
    for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
        cout << s[i] << " ";
    cout << endl;

    // 2.迭代器
    string::iterator it = s.begin();
    while (it != s.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout << endl;
    // string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
    // C++11之后,直接使用auto定义迭代器,让编译器推到迭代器的类型
    auto rit = s.rbegin();
    while (rit != s.rend())
    {
        cout << *rit << " ";
        rit++;
    }
    cout << endl;
    // 3.范围for
    for (auto ch : s)
        cout << ch << " ";
    cout << endl;
}

迭代器的使用

int main()
{
    string s1("Hello World");
    // 遍历和读写容器的数据
    string::iterator it = s1.begin();  //H e l l o   W o r l d
    while (it != s1.end())
    {
        cout << *it << " ";
        it++;
    }
    cout << endl;
    // 反向迭代器
    string s2("Hello World");
    string::reverse_iterator rit = s2.rbegin();
    while (rit != s2.rend())
    {
        cout << *rit << " ";  //d l r o W   o l l e H
        rit++;
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

const_迭代器的使用

int main()
{
    const string s("Hello World");
    // 遍历和读容器的数据,不能写
    // string::iterator it = s.begin();  //err s为const,迭代器也应该是const
    string::const_iterator it = s.begin();
    while (it != s.end())
    {
        //*it+=1;//err,const不能改变数据
        cout << *it << " ";   // H e l l o   W o r l d
        it++;
    }
    cout << endl;

    // 反向const迭代器,
    string::const_reverse_iterator rit = s.rbegin();
    // auto rit = s.rbegin();  //用auto类型代替string::const_reverse_iterator,auto编译器自动识别类型
    while (rit != s.rend())
    {
        cout << *rit << " ";   //d l r o W   o l l e H
        ++rit;  //反向迭代器这里也是++,而不是--
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

at

在访问字符串时,如果指定的索引超出了字符串的范围,就会抛出异常

char& at(size_t pos);  返回一个引用,可以用于读取或修改字符串中指定位置的字符。
const char& at(size_t pos) const; 返回的是一个 const 引用,因此只能用于读取字符串中指定位置的字符,不能修改它。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
    string str = "Hello World";
    char first_char = str.at(0);
    char last_char = str.at(str.length() - 1);
    cout << "First character:" << first_char << endl; // First character:H
    cout << "Last character:" << last_char << endl;   // Last character:d

    string str1 = "Hello World";
    const char &ch = str.at(0);
    // ch = 'E';  //编译错误:尝试修改常量引用

    const string str2 = "Hello World";
    // str.at(0) = 'E';  //编译错误:尝试修改常量字符串
    
    //string s1("Hello World");
    //s1[100];    // 出错assert
    s1.at(100);   // 超过索引范围,抛异常
    return 0;
}

back和front

char& back();

const char& back() const;

front函数返回一个对字符串第一个字符的引用,如果字符串为空,会导致未定义行为。

char& front();

const char& front() const;

back函数返回一个对字符串最后一个字符的引用,如果字符串为空,也会导致未定义行为。
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
    string str = "Hello World";
    char c1 = str.front();
    char c2 = str.back();
    cout << c1 << endl;   //H
    cout << c2 << endl;   //d
    return 0;
}

2.3 string容量操作

函数名称 功能说明
size_t size() const 返回字符串有效字符长度
size_t length() const 返回字符串有效字符长度
size_t max_size() const 返回字符串最大可能的大小,即 std::allocator_traits<allocator_type>::max_size() 的返回值。

void resize(size_t n)

void resize(size_t n, char c)

将有效字符的个数该成n个,多出的空间用字符c填充
size_t capacity() const  返回空间总大小
void reserve(size_t n = 0) 为字符串预留空间
void clear() 清空有效字符
bool empty() const  检测字符串释放为空串,是返回true,否则返回false
void shrink_to_fit()

请求字符串减小为其当前大小,可能会导致内存重新分配  

size/length/capacity/clear/empty/resize

// size/length/capacity/clear/resize/empty
void Teststring()
{
    // 注意:string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出
    string s("Hello,World!");
    cout << s.size() << endl;     // 12
    cout << s.length() << endl;   // 12
    cout << s.capacity() << endl; // 15  显示15,其实容量是16,少一个\0
    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;     // 0
    cout << s.capacity() << endl; // 15

    // 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;     // 10
    cout << s.capacity() << endl; // 15

    // 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;     // 15
    cout << s.capacity() << endl; // 15
    cout << s << endl;            // aaaaaaaaaa

    // 将s中有效字符个数缩小到5个
    s.resize(5);
    cout << s.size() << endl;     // 5
    cout << s.capacity() << endl; // 15  size缩小,不会改变capacity
    cout << s << endl;            // aaaaa

    cout << s.max_size() << endl; // 9223372036854775807
    cout << s.empty() << endl;    // 0
    s.clear();
    cout << s.empty() << endl; // 1
}

int main()
{
    Teststring();
    return 0;
}

reserve 

测试reserve是否会改变string中有效元素个数

void Teststring()
{
    
    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;  //0
    cout << s.capacity() << endl;  //100

    // 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;  //0
    cout << s.capacity() << endl;  //50
    // reserve无法缩容到
    s="Hello World";
    s.reserve(1);
    cout<<s.size()<<endl;   //11
    cout<<s.capacity()<<endl;  //15
    s.reserve(17);
    cout<<s.capacity()<<endl;  //30  reserve默认扩容2倍,不同编译器下结果不同
    s.reserve(1);
    cout<<s.capacity()<<endl;  //15  reserve缩容不会缩小到字符串有效长度的空间还小,只能缩容之前reserve过的空闲空间
}

reserve不会改变string有效元素个数

reserve参数小于string空间时,会使空间变小,但不会小于有效元素个数大小 

reserve默认扩容2倍,不同编译器下结果不同

利用reserve提高插入数据的效率,避免增容的开销

 测试代码:利用reserve提高插入数据的效率,避免增容带来的开销

// 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
void TestPushBackReserve()
{
    string s;
    s.reserve(100);
    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';
        }
    }
}

<C++_STL> string

resize和reserve的区别 

int main()
{
    string s1("Hello World");
    // 扩容
    s1.reserve(100);
    cout << s1.size() << endl;     // 11
    cout << s1.capacity() << endl; // 100

    string s2("Hello World");
    // 扩容+初始化
    s2.resize(100);                // 默认填充0
    cout << s2.size() << endl;     // 100
    s2.resize(100, 'x');           // 填充x
    cout << s2.size() << endl;     // 100
    cout << s2.capacity() << endl; // 100
    // 比size小,就不是扩容,就是删除,size会变,但capacity不变
    // 缩容不支持原地缩容
    s2.resize(5);
    cout << s2.size() << endl;  //5
    cout << s2.capacity() << endl;  //100
    return 0;
}

stringresize改变大小并且可能会改变其内容,而reserve仅仅是为string预留一定的内存空间,不改变大小内容

注意:

1. 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()。

2. clear()只是将string中有效字符清空,不改变底层空间大小。

3. 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。

4. 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。

 2.4 string修改操作

<C++_STL> string

operator+=

<C++_STL> string

int main()
{
    string str = "Hello";
    char c = ' ';   
    //string& operator+=(char c);
    str += c;
    //string& operator+=(const char* s);
    str += 'w';
    //string& operator++(const string& str);
    str += "orld";
    cout << str << endl;

    return 0;
}

push_back/pop_back

<C++_STL> string

<C++_STL> string

int main()
{
    string str = "Hello";
    str.push_back('a');
    cout << str << endl;  //Helloa
    str.pop_back();
    cout << str << endl;  //Hello
    return 0; 
}

append

<C++_STL> string

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
    // 1.string& append(const string& str)
    string str = "hello";
    string appendstr = " world!";
    str.append(appendstr);
    cout << str << endl; // hello world!

    // 2.string& append(const string& str, size_t subpos, size_t sublen)
    // 将给定字符串str的子串(从索引subpos开始,长度为sublen)添加到当前字符串的末尾。
    string str1 = "hello";
    string appendStr1 = " world!";
    str1.append(appendStr1, 0, 5); // 添加另一个字符串的子串,即" worl"
    cout << str1 << endl;          // 输出:hello worl

    // 3.string& append(const char* s)
    string str2 = "hello";
    const char *cstr = " world!";
    str2.append(cstr);    // 添加完整的字符数组,即" world!"
    cout << str2 << endl; // 输出:hello world!

    // 4.string& append(const char* s, size_t n)
    // 将给定的字符数组s的前n个字符添加到当前字符串的末尾。
    string str3 = "hello";
    const char *cstr3 = " world!";
    str3.append(cstr3, 7); // 添加" world!"的前7个字符,即" world"
    cout << str3 << endl;  // 输出:hello world

    // 5. string& append(size_t n, char c)
    // 将字符c重复n次添加到当前字符串的末尾。
    string str4 = "hello";
    str4.append(3, '!');  // 添加3个感叹号
    cout << str4 << endl; // 输出:hello!!!

    // 6.
    // template<class InputIterator>
    // void append(InputIterator first, InputIterator last);
    // 作用是将从first到last区间中的所有元素添加到当前std::string对象的末尾。
    vector<char> vec{'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ', 'W', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'};
    string str5;
    str5.append(vec.begin(), vec.end());
    cout << str5 << endl; // hello,world!

    return 0;
}

assign

可以用于将一个字符串替换成新的字符串

<C++_STL> string

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
    // 1.string& assign(const string& str)
    string s1 = "Hello";
    string s2;
    s2.assign(s1);
    cout << s2 << endl; // Hello

    // 2.string& assign(const std::string& str, size_t subpos, size_t sublen)
    // 将字符串对象设置为另一个字符串对象str的子串,子串从subpos开始,长度为sublen。
    string s3 = "Hello World!";
    string s4;
    s4.assign(s3, 6, 5); //
    cout << s4 << endl;  // World

    // 3.string& assign(const char*s)
    string s5;
    const char *cstr = "Hello World!";
    s5.assign(cstr);    //
    cout << s5 << endl; // Hello World!

    // 4.string& assign(const char* s, size_t n)
    string s6;
    const char *cstr1 = "Hello World!";
    s6.assign(cstr1, 5);
    cout << s6 << endl; // Hello

    // 5.string& assign(size_t n, char c)
    string s7;
    s7.assign(5, 'a');
    cout << s7 << endl; // aaaaa

    // 6.template <class InputIterator>
    // string &assign(InputIterator first, InputIterator last);
    // 将字符串对象设置为迭代器[first, last)所指范围内的字符序列的副本。
    string s8;
    vector<char> vec = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
    s8.assign(vec.begin(), vec.end());
    cout << s8 << endl; // Hello
    return 0;
}

insert / erase

<C++_STL> string

<C++_STL> string

int main()
{
    string s1("World");
    s1.insert(0, "hello");
    cout << s1 << endl;  //

    // s1.insert(5, " "); //在s1第五个位置插入空格
    // s1.insert(5,' ');  //err
    // s1.insert(5, 1, ' '); // 在s1第五个位置插入1个字符
    s1.insert(s1.begin() + 5, ' ');
    cout << s1 << endl;

    // insert/erase不推荐经常使用,能少用就少用
    // 因为他们可能都存在挪动数据效率低下
    string s2("Hello World");
    // s2.erase(5, 1);  //删除第五个位置1个字符
    s2.erase(s2.begin() + 5); // 删除第五个位置后面的字符
    cout << s2 << endl;

    s2.erase(5, 30); // 超过字符串长度,删除所有的
    s2.erase(5);     // 删除所有的用这种方式
    cout << s2 << endl;

    return 0;
}

replace

替换字符串

int main()
{
    string s1("Hello World");
    s1.replace(5, 1, "%%d");
    cout << s1 << endl;  //Hello%%dWorld

    string s2("Hello World i love you");
    size_t num = 0;
    for (auto ch : s2)
    {
        if (ch == ' ')
            num++;
    }
    // 提前开空间,避免replace时扩容
    s2.reserve(s2.size() + 2 * num);

    size_t pos = s2.find(' ');
    while (pos != string::npos)
    {
        s2.replace(pos, 1, "%20");
        pos = s2.find(' ', pos + 3); // pos+3的位置是越过了%20
    }
    cout << s2 << endl;  //Hello%20World%20i%20love%20you
    return 0;
}

swap

<C++_STL> string

为什么C++库里面已经有swap函数了,为什么string里还有swap

库里的库函数深拷贝,效率低

int main()
{
    string newStr = "Hello,World";
    string s1 = newStr;
    cout << newStr << endl; // Hello,World

    string s2("xxxxx");
    s1.swap(s2);
    cout << s1 << endl; // xxxxx
    cout << s2 << endl; // Hello,World

    swap(s1, s2);
    cout << s1 << endl; // Hello,World
    cout << s2 << endl; // xxxxx
    return 0;
}

2.5 string操作

<C++_STL> string

c_str

返回C格式字符串

int main()
{
    string s1("Hello World");
    cout << s1 << endl;
    // c_str 是指针
    cout << s1.c_str() << endl;
    cout << (void *)s1.c_str() << endl;

    s1 += '\0';
    s1 += '\0';
    s1 += "xxxxx";
    cout << s1 << endl;         // Hello Worldxxxxx
    cout << s1.c_str() << endl; // Hello World    C语言方式打印,遇到\0结束

    // c_str 用于C语言方式字符串
    string filename("test.cpp");
    FILE *fout = fopen(filename.c_str(), "read");
    char ch = fgetc(fout);
    while (ch != EOF)
    {
        cout << ch;
        ch = fgetc(fout);
    }
    fclose(fout);
    return 0;
}

data

返回指向string对象中存储的字符数组的指针,即返回一个C风格的字符串指针。

int main()
{
    string str = "Hello, world!";
    const char *cstr = str.data();

    cout << "The string is: " << str << endl;  //The string is: Hello, world
    cout << "The C-style string is: " << cstr << endl;  //The C-style string is: Hello, world!

    // 修改字符串
    string new_str(cstr);
    new_str[0] = 'h';

    cout << "The modified C-style string is: " << new_str.c_str() << endl; //The modified C-style string is: hello, world!
    cout << "The modified string is: " << new_str << endl; //The modified string is: hello, world!

    return 0;
}

copy 

int main()
{
    // size_t copy (char* s, size_t len, size_t pos = 0) const;
    // 其中,c是一个指向目标字符数组的指针,len是要复制的字符数,pos是开始复制的位置,默认值为 0。
    string str = "Hello World!";
    char buf[6];
    size_t n = str.copy(buf, 5, 6);
    buf[n] = '\0';
    cout << buf << endl; // World
    return 0;
}

find/rfind

find 函数返回子字符串第一次出现的位置,如果子字符串未找到,则返回 npos

rfind 方法返回子字符串最后一次出现的位置,如果子字符串未找到,则返回npos

<C++_STL> string

<C++_STL> string

npos是string里面的一个静态成员变量

static const size_t npos = -1;

int main()
{
    string str1 = "Hello World,Hello World";
    string str2 = "Wor";
    cout << str1.find(str2) << endl;   // 6
    cout << str1.rfind(str2) << endl;  // 18
    cout << str1.find("Wor") << endl;  // 6
    cout << str1.rfind("Wor") << endl; // 18

    const char *substr = "Wor";
    cout << str1.find(substr) << endl;  // 6
    cout << str1.rfind(substr) << endl; // 18
    cout << str1.find('d') << endl;     // 10
    cout << str1.rfind('d') << endl;    // 22

    return 0;
}

find_first/last_of和find_first/last_not_of

<C++_STL> string

 用于在字符串中查找第一次/最后一次出现指定字符集合中任何一个字符的位置。

<C++_STL> string

 用于再字符串中查找第一次/最后一次不是出现指定字符集合中任何一个字符的位置

int main()
{
    string str = "Hello World,Hello World";
    cout << str.find_first_of("aeiou") << endl; // 查找"aeiou"第一次出现的位置,Hello World e为1
    cout << str.find_last_of("aeiou") << endl;  // 最后出现"aeiou"的位置是19

    cout << str.find_first_not_of("aeiou") << endl; // 查找第一次不是"aeiou"出现的位置   为0  H一开始就不是
    cout << str.find_last_not_of("aeiou") << endl;  // 查找最后一次不是的位置 22  为d

    return 0;
}

substr

<C++_STL> string

 用于返回字符串中指定位置和长度的子字符串。

int main()
{
    string str = "Hello, world!";
    string substr1 = str.substr(7, 5); // 从位置7开始提取长度为5的子字符串,得到"world"
    string substr2 = str.substr(0, 5); // 从位置0开始提取长度为5的子字符串,得到"Hello"
    string substr3 = str.substr(7);    // 从位置7开始提取到字符串末尾的子字符串,得到"world!"

    cout << substr1 << endl; // 输出"world"
    cout << substr2 << endl; // 输出"Hello"
    cout << substr3 << endl; // 输出"world!"

    return 0;
}

compare

用于比较两个字符串的成员函数,它返回一个整数值,表示两个字符串的大小关系

  • 如果当前字符串对象小于 str,则返回一个负数(通常是 -1)。
  • 如果当前字符串对象等于 str,则返回 0。
  • 如果当前字符串对象大于 str,则返回一个正数(通常是 1)。
int main() {
    string str1 = "apple";
    string str2 = "banana";
    string str3 = "apple";
    
    int result1 = str1.compare(str2);
    int result2 = str1.compare(str3);
    
    cout << "str1 vs str2: " << result1 << endl; // 输出-1
    cout << "str1 vs str3: " << result2 << endl; // 输出0
    
    return 0;
}

2.6 非成员函数接口

<C++_STL> string

<C++_STL> string

getline

istream& getline (istream& is, string& str, char delim);

此函数将输入流对象 is 中的文本读取到 str 字符串中,直到遇到分隔符 delim 或文件结尾。如果 delim 参数被省略,则默认使用换行符 \n 作为分隔符。

int main()
{
    string name;

    cout << "Please enter your name: ";
    getline(cin, name);

    cout << "Hello, " << name << "!" << endl;

    return 0;
}

3.string模拟实现

3.1经典string类问题

上面已经对string类进行了简单的介绍,大家只要能够正常使用即可。在面试中,面试官总喜欢让学生自己 来模拟实现string类,最主要是实现string类的构造、拷贝构造、赋值运算符重载以及析构函数。大家看下以 下string类的实现是否有问题?

// 为了和标准库区分,此处使用String
class String
{
public: /*String()
  :_str(new char[1])
  {*_str = '\0';}
  */
    // String(const char* str = "\0") 错误示范
    // String(const char* str = nullptr) 错误示范
    String(const char *str = "")
    {
        // 构造String类对象时,如果传递nullptr指针,可以认为程序非
        if (nullptr == str)
        {
            assert(false);
            return;
        }
        _str = new char[strlen(str) + 1];
        strcpy(_str, str);
    }
    ~String()
    {
        if (_str)
        {
            delete[] _str;
            _str = nullptr;
        }
    }

private:
    char *_str;
};
// 测试
void TestString()
{
    String s1("hello bit!!!");
    String s2(s1);
}

<C++_STL> string

说明:上述String类没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载,此时编译器会合成默认的,当用s1构 造s2时,编译器会调用默认的拷贝构造。最终导致的问题是,s1、s2共用同一块内存空间,在释放时同一块 空间被释放多次而引起程序崩溃,这种拷贝方式,称为浅拷贝。

3.2 浅拷贝和深拷贝

浅拷贝:也称位拷贝,编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源,最后就会导致多个对象共 享同一份资源,当一个对象销毁时就会将该资源释放掉,而此时另一些对象不知道该资源已经被释放,以为 还有效,所以当继续对资源进项操作时,就会发生发生了访问违规。

就像一个家庭中有两个孩子,但父母只买了一份玩具,两个孩子愿意一块玩,则万事大吉,万一不想分享就 你争我夺,玩具损坏。

可以采用深拷贝解决浅拷贝问题,即:每个对象都有一份独立的资源,不要和其他对象共享。父母给每个孩 子都买一份玩具,各自玩各自的就不会有问题了。

如果一个类中涉及到资源的管理,其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出。一般情况都是按照深拷贝方式提供。

<C++_STL> string文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-437776.html

3.3 string模拟实现代码(常用接口)

#pragma once
#include <iostream>
#include <string.h>
#include <assert.h>
using namespace std;
namespace phw
{
	class string
	{
	private:
		friend ostream &operator<<(ostream &out, const phw::string &s);
		friend istream &operator>>(istream &in, phw::string &s);

	public:
		// 带参构造函数
		// string(const char* str = nullptr)  //不可以 给空指针,strlen会报错
		// string(const char* str = '\0')  //\0 char转换成指针,也是空指针
		// string(const char* str = "\0")   //可以,给常量字符串,strlen不会报错
		string(const char *str = "") // 空字符串默认是\0
			: _size(strlen(str))
		{
			_capacity = _size == 0 ? 3 : _size; // 最少给3个字节空间
			_str = new char[_capacity + 1];		// new _capacity+1  capacity是字符串容量,存放的有效字符大小,不是空间,空间还有一个\0
			strcpy(_str, str);
		}

		// 拷贝构造
		string(const string &s)
			: _size(s._size),
			  _capacity(s._capacity)
		{
			//_str自己开空间
			_str = new char[s._capacity + 1];
			strcpy(_str, s._str);
		}

		// 赋值是对已经定义的对象进行赋值
		// 有一种情况是,原对象的空间远大于要赋值的对象,那么就会出现空间浪费
		// 所以首先应该delete掉原空间的内存,在进行赋值
		string &operator=(const string &s)
		{
			if (this != &s)
			{
				// delete[]_str;  //赋值提前把旧空间释放,防止浪费空间
				//_str = new char[s._capacity + 1];
				// strcpy(_str, s._str);
				//_size = s._size;
				//_capacity = s._capacity;
				// 下面的写法更加安全
				char *tmp = new char[s._capacity + 1];
				strcpy(tmp, s._str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;
				_size = s._size;
				_capacity = s._capacity;
			}
			return *this;
		}

		// 迭代器相关
		typedef char *iterator;
		typedef const char *const_iterator;
		iterator begin()
		{
			return _str;
		}

		const_iterator begin() const
		{
			return _str;
		}

		iterator end()
		{
			return _str + _size;
		}

		const_iterator end() const
		{
			return _str + _size;
		}

		// 获取字符串
		const char *c_str()
		{
			return _str;
		}

		//[]通过下标来访问字符
		char &operator[](size_t pos)
		{
			return _str[pos];
		}

		// 访问const类型的数组
		const char &operator[](size_t pos) const
		{
			return _str[pos];
		}

		size_t size() const
		{
			return _size;
		}

		size_t capacity() const
		{
			return _capacity;
		}

		~string()
		{
			delete[] _str;
			_size = 0;
			_capacity = 0;
		}

		void Print(const string &s)
		{
			for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
			{
				cout << s._str[i] << " ";
			}
			cout << endl;
			// 这里不支持范围for了,为什么?  因为这里s是const对象,只能调用const迭代器
			string::const_iterator it = s.begin();
			while (it != s.end())
			{
				//(*it)++;  //err. const迭代器指向的内容不能修改
				it++;
			}
			// 这里没有定义const迭代器,就会报错,范围for的底层就是迭代器
			for (auto ch : s)
			{
				cout << ch << " ";
			}
			cout << endl;
		}

		// 不修改成员变量数据的函数,最好加上const
		bool operator==(const string &s) const
		{
			return strcmp(_str, s._str) == 0;
		}

		bool operator!=(const string &s) const
		{
			return !(_str == s._str);
		}

		bool operator>(const string &s) const
		{
			return strcmp(_str, s._str) > 0;
		}

		bool operator>=(const string &s) const
		{
			return *this > s || *this == s;
		}

		bool operator<(const string &s) const
		{
			return !(*this >= s);
		}

		bool operator<=(const string &s) const
		{
			return !(*this > s);
		}

		// 开空间
		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > _capacity)
			{
				char *tmp = new char[n + 1];
				strcpy(tmp, _str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;
				_capacity = n;
			}
		}

		// 扩容+初始化
		void resize(size_t n, char ch = '\0')
		{
			// 当n小于_size的时候,不需要扩容,也不需要缩容
			// n大于_size的时候,并且当n>capacit的时候需要扩容,就直接调用reserve
			if (n < _size)
			{
				// 保留前n个
				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}
			else
			{
				if (n > _capacity)
				{
					reserve(n);
				}
				// 不大于则不需要设置_capacity
				// 从_size开始 到需要扩容n开始,初始化\0
				size_t i = _size;
				while (i < n)
				{
					_str[i] = ch;
					i++;
				}
				_size = n;
				// 将最后的下一个位置也设置为\0
				_str[_size] = '\0';
			}
		}

		void push_back(char ch)
		{
			if (_size + 1 > _capacity)
			{
				reserve(_capacity * 2);
			}
			_str[_size] = ch;
			_size++;
			_str[_size] = '\0';
		}

		// 尾插字符串
		void append(const char *str)
		{
			size_t len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reserve(_size + len);
			}
			strcpy(_str + _size, str); // 从_str+_size开始拷贝
			// strcat(_str, str);     //strcat会找\0,效率低下
			_size += len;
			_str[_size] = '\0';
		}

		string &operator+=(const char *str)
		{
			append(str);
			return *this;
		}

		string &operator+=(const char ch)
		{
			push_back(ch);
			return *this;
		}

		string &insert(size_t pos, char ch)
		{
			assert(pos <= _size);
			if (_size + 1 > _capacity)
			{
				reserve(_capacity * 2);
			}

			int end = _size;
			// 这里的pos需要改成int pos是无符号类型,和end对比,end会转换成无符号类型
			// 当pos的位置是0时,end为无符号类型将永远不会小于0,程序无限循环。
			// 需要将pos转换成int,那么end就为int类型
			while (end >= (int)pos)
			{
				_str[end + 1] = _str[end];
				end--;
			}
			_str[pos] = ch;
			_size++;

			return *this;
		}

		string &insert(size_t pos, const char *str)
		{
			assert(pos <= _size);
			int len = strlen(str);
			int end = _size + len;
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reserve(_size + len);
			}

			while (end > pos + len - 1)
			{
				_str[end] = _str[end - len];
				end--;
			}
			strncpy(_str + pos, str, len);
			_size += len;
			return *this;
		}

		string &erase(size_t pos, size_t len = npos)
		{
			// 如果要删的个数远超于剩余的个数,就是pos位置后面全部删除,直接在pos位置后面置\0即可
			//  len == npos必须加上,npos是最大值
			if (len == npos || pos + len >= _size)
			{
				_str[pos] = '\0';
				_size = pos;
			}
			else
			{
				strcpy(_str + pos, _str + pos + len); // 删除pos+len位置的字符串
				_size -= len;
			}
			return *this;
		}

		void swap(string &s)
		{
			std::swap(_str, s._str);
			std::swap(_size, s._size);
			std::swap(_capacity, s._capacity);
		}

		size_t find(char ch, size_t pos = 0)
		{
			assert(pos < _size);
			for (size_t i = 0; i < _size; i++)
			{
				if (_str[i] == ch)
				{
					return i;
				}
			}
		}
		// 返回子串str在string中第一次出现的位置
		size_t find(const char *str, size_t pos = 0)
		{
			assert(pos < _size);
			// p是str出现在_str+pos出现的位置,返回的是指针
			char *p = strstr(_str + pos, str);
			if (p == nullptr)
			{
				return npos;
			}
			else
			{
				return p - _str;
			}
		}

		void clear()
		{
			_str[0] = '\0';
			_size = 0;
		}

	private:
		char *_str;
		size_t _size;
		size_t _capacity; // 真实容量要比_size多1,多一个\0
		// 静态成员变量不能给缺省值,但是加上const就可以了,只针对整型
		static const size_t npos = -1;

		// static const size_t N = 10;
		// int _a[N];
	};
	ostream &operator<<(ostream &out, const phw::string &s)
	{
		for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
		{
			out << s[i];
		}
		return out;
	}

	istream &operator>>(istream &in, phw::string &s)
	{
		s.clear(); // 一开始就清理缓冲区
		char ch = in.get();
		char buff[128];
		size_t i = 0;
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			// s += ch;  //字符串太长可能会容量不够,用reserve如何控制扩容? 扩容会频繁调用
			buff[i++] = ch;
			if (i == 127)
			{
				buff[127] = '\0';
				s += buff;
				i = 0;
			}
			ch = in.get();
		}

		if (i != 0)
		{
			buff[i] = '\0';
			s += buff;
		}
		// getline实现
		/*while (ch != '\n')
		{
			s += ch;
			ch = in.get();
		}*/

		return in;
	}
}
#include "string.h"
void test1()
{
	phw::string s1;
	phw::string s2("Hello World\n");
	cout << s1.c_str() << endl;
	cout << s2.c_str() << endl; // Hello World
}

void test2()
{
	phw::string s1;
	phw::string s2("hello world");
	phw::string s3(s2);			// 编译器默认的构造函数,浅拷贝,s2和s3的str指向了同一个空间,析构会出问题
	cout << s2.c_str() << endl; // hello world
	cout << s3.c_str() << endl; // hello world

	// 不自己写拷贝构造结果是s2变,s3跟着变,因为s2和s3指向同一个空间
	// s2[0]++;
	// cout << s2.c_str() << endl;   //iello world
	// cout << s3.c_str() << endl;   //iello world

	s2[0]++;
	cout << s2.c_str() << endl; // iello world
	cout << s3.c_str() << endl; // hello world

	s1 = s3;					// 自己不写还是会报错,因为还是浅拷贝
	cout << s1.c_str() << endl; // hello world
	cout << s3.c_str() << endl; // hello world
	s1 = s1;
}

void test3()
{
	phw::string s1("Hello World");
	for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		s1[i]++;
	}

	for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		cout << s1[i] << " "; // I f m m p ! X p s m e
	}
	cout << endl;

	s1.Print(s1); // I f m m p ! X p s m e

	phw::string::iterator it = s1.begin();
	while (it != s1.end())
	{
		(*it)--;
		it++;
	}

	it = s1.begin();
	while (it != s1.end())
	{
		cout << *it << " "; // H e l l o   W o r l d
		it++;
	}
	cout << endl;

	for (auto ch : s1) // 底层就是将*it替换成ch
	{
		cout << ch << " "; // H e l l o   W o r l d
	}
	cout << endl;
}

// string比较大小
void test4()
{
	phw::string s1("hello world");
	phw::string s2("hello world");
	phw::string s3("xx");

	cout << (s1 < s2) << endl;	// 0
	cout << (s1 == s2) << endl; // 1
	cout << (s1 > s2) << endl;	// 0
}

void test5()
{
	phw::string s1("Hello World");
	s1.push_back('a');
	s1.append("xxxxxxxxxx");
	s1 += 'W';
	s1 += "!!!!!!!!!!!!";
	cout << s1.c_str() << endl; // Hello WorldaxxxxxxxxxxW!!!!!!!!!!!!

	phw::string s2 = "Hello World";
	s2.insert(5, 'X');
	cout << s2.c_str() << endl; // HelloX World
	s2.insert(0, 'A');
	cout << s2.c_str() << endl; // AHelloX World
	s2.insert(0, "PHW");
	cout << s2.c_str() << endl; // PHWAHelloX World
	s2.erase(0, 3);
	cout << s2.c_str() << endl; // AHelloX World
	s2.erase(5, 10);
	cout << s2.c_str() << endl; // AHell
}

// 流插入重载必须实现成友元函数?  不对
void test6()
{
	std::string s1("0123456789");
	phw::string s2("0123456789");
	s1 += '\0';
	s2 += '\0';
	s1 += "xxxx";
	s2 += "xxxx";
	cout << s1 << endl;			// 0123456789xxxx
	cout << s2.c_str() << endl; // 0123456789  遇到\0终止
	cout << s2 << endl;			// 0123456789xxxx

	phw::string s3;
	cin >> s3;
	cout << s3 << endl;
}

void test7()
{
	phw::string s1;
	std::string s2;
	cout << sizeof(s1) << endl; // 12
	cout << sizeof(s2) << endl; // 28

	s1 = "hello";
	s2 = "hello";
	cout << sizeof(s1) << endl; // 12
	cout << sizeof(s2) << endl; // 28

	// g++ 中x86  4字节   x64  8字节
	// g++中存的是指针
}

void test8()
{
	string s1 = "Hello World";
	int pos = s1.find("Wor", 3);
	s1[pos] = 'A'; // Hello Aorld
	cout << s1;
}

int main()
{
	// test8();
	return 0;
}

到了这里,关于<C++_STL> string的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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