【C++】string类的深入介绍（1）
作者：爱写代码的刚子
时间：2023.5.26
本篇博客主要深入介绍string类、string类的常用接口及操作，string中迭代器的使用，以及string中的部分方法。（由于篇幅有限，剩余方法以及string的深浅拷贝将在之后的博客介绍）
前言：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。
C++参考网站：
C++参考
C++官网
如果方便地查找网页中的关键字可以使用ctrl + f进行搜索
以C++参考网站为例，演示查找string类：
标准库中的string类
string类（了解即可）
- 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<char, char_traits, allocator> 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;
string类的常用接口说明（最常用的）
学会查文档对C++的学习是非常重要的！（以下使用参考网站为例）：
这里只列举的部分，大家学习的时候一定要学会查文档！
- string类对象的常见构造
| (constructor)函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| string()（重点） | 构造空的string类对象，即空字符串 |
| string(const char* s)（重点） | 用C-string来构造string类对象 |
| string(size_t n,char c) | string类对象中包含n个字符c |
| string(const string&s)（重点） | 拷贝构造函数 |
- string类对象的容量操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| size（重点） | 返回字符串有效字符长度 |
| length | 返回字符串有效字符长度 |
| capacity | 返回空间总大小 |
| empty（重点） | 检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false |
| clear（重点） | 清空有效字符 |
| reserve（重点） | 为字符串预留空间 |
| resize（重点） | 将有效字符的个数改成n个，多出的空间用字符c填充 |
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。
- string类对象的访问及遍历操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| operator（重点） | 返回pos位置的字符，const string类对象调用 |
| begin + end | 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 |
| rbegin + rend | rbegin返回一个逆向迭代器，指向字符串的最后一个字符+rend返回一个逆向迭代器，指向字符串的开头（第一个字符的前一个位置）。 |
| 范围for | C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式 |
- 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+=（重点） | 在字符串后追加字符串str |
| c_str（重点） | 返回C格式字符串 |
| find + npos（重点） | 从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符在字符串中的位置 |
| rfind | 从字符串pos位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置 |
| substr | 在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回 |
注意：
- 在string尾部追加字符时，s.push_back© / 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。
- string类非成员函数
| 函数 | 功能说明 |
|---|---|
| operator+ | 尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低 |
| operator>>（重点） | 输入运算符重载 |
| operator<<（重点） | 输出运算符重载 |
| getline（重点） | 获取一行字符串 |
| relational operators（重点） | 大小比较 |
-
需要注意的一个小点：
在对string类使用<<的运算符重载进行比较时，我们一定要注意==<<的优先级较高（相较于普通的运算符）==，所有我们进行比较时要带上括号！
-
正确使用：
-
- npos静态变量的介绍：
npos不是-1，而是整形的最大值（因为npos是无符号整型）
- 其他一些重要的修饰符和字符串操作：
append（追加字符串）以及push_back（尾插一个字符）等一些函数已经实现了自动扩容（C++的好处，本质是字符管理的顺序表），但是建议使用 += ，因为 += 重载了这两种方法（例：string str；str += ('0' + val);（直接将整型val转成字符串））
（注意有些情况+=不能替代append）
下面是append具体信息：
具体用法查文档即可
详细介绍string::operator[]
示例：
上述代码中str和a虽然都是字符串，但是str的实现逻辑是调用string::operator，而a的实现逻辑是*(a+1);（在clion编译器中编译器跳过了第9行的a[1];语句，没有执行（编译器的优化））
迭代器
string中的迭代器（任何容器都支持，用法都是类似的）
示例：
- iterator是像指针一样的类型，有可能是指针，有可能不是指针（封装的指针）。（其实iterator的底层是用指针来实现的）
-
范围for（底层替换为迭代器,可以查看反汇编代码，一个类支持迭代器就支持范围for）
以上代码中若要进行对str2的修改可以使用引用：
-
链表中使用迭代器
iterator提供了一种统一的方式，访问和修改容器的数据。算法通过迭代器去处理容器中的数据 -
迭代器可以和容器进行配合
以reverse函数举例：
由于reverse提供了list模版，所以可以对链表实现逆置。
当然，也可以使用范围for来替代迭代器：
string中的反向迭代器
而范围for不能反向遍历
begin()、end()以及rbegin()、rend()具体指向的位置
如下图所示
const迭代器
注意auto在自动识别类型时并不带上常量属性！
- 如果我们想要使迭代器带上常量属性需要加上const_
此时使用迭代器时不能改变存储在容器中的数据。
附：其他迭代器补充：
可以去作者提供的C++参考网站上去查询函数的具体用法（建议多查找网站）
string中的Capacity
- string类中有两种表示字符串长度的方法（size()和length()），这里只推荐使用size(),因为有些STL不支持length()（比如map）
max_size
max_size在不同的编译器上的结果不同。（所以使用时需谨慎，因为STL只是规范，它有许多不同的版本(大同小异)，导致结果不同）
演示：
clion下：
- Linux下：
capacity
同max_size,在不同的编译器下的结果并不相同！
clion下：
Linux下：
同时不同的编译器的扩容机制也不相同：
演示：
clion下：
Linux下：
clear（清理空间但并不释放空间）
clion下：
Linux下：
所以clear()并不会释放空间
reserve（提前给string开空间）
clion下：
clion即使清理了数据，也不会进行缩容
Linux下：
如果清理了数据使用reserve就会进行缩容，缩为0
如果没有清理数据也进行缩容，缩小到size大小
不同的编译器reserve的效果不同，同时还与clear函数有关，clion下没实现缩容，而Linux的g++编译器下会实现缩容（使用clear清理数据后会缩到0，如果没有清理数据则会缩小到size大小）。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-481464.html
resize 不单单扩容，而是开空间加初始化（不给初始化值默认/0）
resize如果给的值比原来string的size小，并不会缩容，capacity不会改变，空间没销毁，但是字符串的长度改变了 因为缩容是有代价的，所以resize不会改变空间，以免之后还要开空间文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-481464.html
- 如果想要实现缩容可以用shrink_to_fit函数（具体用法查网站即可），但不建议缩容。
到了这里，关于【C++】string类的深入介绍的文章就介绍完了。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！
