探索 C++ 标准库：std::string 库函数用法示例

kaitevvi2023-08-15 9:28

目录

引言

一、构造函数

[1.1 string()](#1.1 string())

[1.2 string (const string& str)](#1.2 string (const string& str))

[1.3 string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos)](#1.3 string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos))

[1.4 string (const char* s)](#1.4 string (const char* s))

[1.5 string (const char* s, size_t n)](#1.5 string (const char* s, size_t n))

[1.6 string (size_t n, char c）​](#1.6 string (size_t n, char c）)

二、容量相关函数

[2.1 size_t size() const](#2.1 size_t size() const)

[2.2 size_t length() const](#2.2 size_t length() const)

[2.3 size_t max_size() const](#2.3 size_t max_size() const)

[2.4 void resize (size_t n)&&void resize (size_t n, char c)](#2.4 void resize (size_t n)&&void resize (size_t n, char c))

[2.5 size_t capacity() const](#2.5 size_t capacity() const)

[2.6 void reserve (size_t n = 0)](#2.6 void reserve (size_t n = 0))

[2.7 void clear()](#2.7 void clear())

[2.8 bool empty() const](#2.8 bool empty() const)

[2.9 void shrink_to_fit()](#2.9 void shrink_to_fit())

三、修改操作相关函数

[3.1 string& operator+=](#3.1 string& operator+=)

[3.2 append](#3.2 append)

[3.3 void push_back (char c)](#3.3 void push_back (char c))

[3.4 assign](#3.4 assign)

[3.5 insert](#3.5 insert)

[3.6 erase](#3.6 erase)

[3.7 replace](#3.7 replace)

[3.8 void swap (string& str)](#3.8 void swap (string& str))

[3.9 void pop_back()](#3.9 void pop_back())

结语

引言

在现代编程世界中，字符串 是不可或缺的基本元素，而 C++ 标准库中的 std::string 类则是在处理和操作字符串时的得力工具。无论是从构造字符串开始，还是进行子串提取、连接、比较等操作，std::string 为开发者提供了广泛的功能，使字符串处理变得更加高效和便捷。

在本文中，我们将深入探索 std::string 类的多种功能和用法示例，帮助您更好地理解如何利用这些功能解决实际编程问题。无论您是初学者还是有经验的开发者，这些示例都将为您打开掌握字符串处理技巧的大门。

一、构造函数

1.1 string()

✨创建空字符串（默认构造函数）

1.2 string (const string& str)

✨拷贝构造函数

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

✨子串构造函数

参数解释

✨pos

一个表示起始位置的无符号整数值。

指定从源字符串的哪个位置开始提取子串，从 0 开始计数。

✨len（可选）

一个表示提取的子串的长度的无符号整数值。

默认情况下，如果没有指定该参数，将提取从起始位置 pos 到源字符串的末尾的全部内容。

如果指定了 len，则提取从位置 pos 开始的连续 len 个字符。

如果len参数设置得很大，超过了源字符串的长度，构造函数会自动截取到源字符串的末尾为止，确保不会超出源字符串的范围。

1.4 string (const char* s)

✨从 C 字符串构造

1.5 string (const char* s, size_t n)

✨使用指向字符数组的指针以及长度来创建新字符串对象

1.6 string (size_t n, char c）

✨填充构造函数

二、容量相关函数

2.1 size_t size() const

✨获取有效字符长度

2.2 size_t length() const

✨获取有效字符长度（同size函数）

2.3 size_t max_size() const

✨ 返回字符串对象的最大可能大小（以字符为单位）

2.4 void resize (size_t n)&&void resize (size_t n, char c)

✨void resize(size_t n)

这个函数用于将字符串的大小更改为指定的大小 n，并且不提供填充字符。当新大小 n 大于当前大小时，它会将字符串扩展为新大小并用空字符填充 。如果 n 小于当前大小，超出部分的字符将被截断。如果 n 等于当前大小，则不会执行任何操作。

✨void resize(size_t n, char c)

这个函数也用于将字符串的大小更改为指定的大小 n，但是提供了一个填充字符 c 。如果新大小 n 大于当前大小，字符串将增长并用填充字符 c 填充 。如果 n 小于当前大小，超出部分的字符将被截断 。如果 n 等于当前大小，则不会执行任何操作。

✨当n大于当前字符串容量时会自动进行扩容。

2.5 size_t capacity() const

✨用于获取字符串对象当前分配的内存容量（以字符为单位）

2.6 void reserve (size_t n = 0)

✨用于保留字符串对象的内存以容纳至少 n 个字符

✨解释一下此处容量为30的问题

笔者使用的Clion进行演示。创建空字符串或有效字符小于等于15时，编译器都会开辟15个字节的空间，当使用该函数进行扩容时，该编译器自动扩容2倍，因为该函数说明也是至少开辟到n个空间（如果n大于当前capacity），不同编译器、平台实现有所不同。

✨若n小于当前容量则不做处理

如果传递给 reserve 函数的参数 n 值比当前字符串对象的容量小，那么函数会忽略该请求，不会进行任何内存调整或重新分配。

2.7 void clear()

✨用于清空字符串对象的内容，将其变为空字符串，分配的内存空间仍然保留。

2.8 bool empty() const

✨用于检查字符串对象是否为空，即其中是否没有字符。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string emptyString = ("");
    std::string nonEmptyString =("Hello, World!");

    // 使用 empty() 函数检查字符串是否为空
    if (emptyString.empty()) {
        std::cout << "Empty String is empty!" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Empty String is not empty!" << std::endl;
    }

    if (nonEmptyString.empty()) {
        std::cout << "Non-Empty String is empty!" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Non-Empty String is not empty!" << std::endl;
    }

    return 0;
}

2.9 void shrink_to_fit()

✨用于请求字符串对象释放多余的内存，使其内存使用与字符串的大小相匹配。

✨不保证一定会减小内存，因为内存管理取决于底层实现。

✨Clion在此情况就饿没有做处理，或许是因为它默认15字节为最小容量。

✨那让我们来试试扩大容量再试试

处理啦对吧！

三、修改操作相关函数

3.1 string& operator+=

✨用于将一个字符串或字符序列追加到当前字符串的末尾。

✨string& operator+= (const string& str)

这个运算符将另一个**std::string 对象 str** 追加到当前字符串的末尾，并返回当前字符串的引用。相当于将 str 的内容添加到当前字符串的末尾。

✨string& operator+= (const char* s)

这个运算符将以空字符结尾的 C 风格字符串（字符数组） s 追加到当前字符串的末尾，并返回当前字符串的引用。相当于将 s 的内容添加到当前字符串的末尾。

✨string& operator+= (char c)

这个运算符将**字符 c**追加到当前字符串的末尾，并返回当前字符串的引用。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string myString = ("Hello");

    // 使用 += 运算符将另一个字符串追加到当前字符串
    std::string appendString = " there";
    myString += appendString;

    // 使用 += 运算符将 C-风格字符串追加到当前字符串
    const char* cStyleStr = " and";
    myString += cStyleStr;

    // 使用 += 运算符将字符追加到当前字符串
    char c = '!';
    myString += c;

    std::cout << "Modified String: " << myString << std::endl;

    return 0;
}

3.2 append

✨append函数与+=运算符重载的效果类似。解释其中部分。

✨string& append(const string& str, size_t subpos, size_t sublen)

这个函数将另一个 std::string 对象 str 中从索引 subpos 开始的长度为 sublen 的子串追加到当前字符串的末尾，并返回当前字符串的引用。

当 sublen 太大时， 函数可能会引发未定义的行为或错误。在使用这个函数时，需要确保 subpos 和 sublen 的值不会越界到超出 str 的有效范围。

✨string& append(const char* s, size_t n)

这个函数将 C 风格字符串（字符数组） s 中的前 n 个字符追加到当前字符串的末尾，并返回当前字符串的引用。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string myString = ("Hello");
    
    // 使用不同的 append 函数将不同内容追加到当前字符串
    myString.append(" there");  // 追加另一个字符串
    myString.append(" and more", 0, 4);  // 追加子串
    myString.append("!", 1);  // 追加单个字符
    myString.append(2, '*');  // 追加重复字符
    
    std::cout << "Modified String: " << myString << std::endl;
    
    return 0;
}

3.3 void push_back (char c)

✨用于将一个字符 c 追加到字符串的末尾，扩展字符串的内容。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string myString("Hello");

    // 使用 push_back 函数将字符追加到当前字符串
    myString.push_back(' ');  // 添加一个空格字符
    myString.push_back('W');  // 添加字符 'W'

    std::cout << "Modified String: " << myString << std::endl;

    return 0;
}

3.4 assign

✨可以理解为赋值函数。其中大部分参数与append函数类似，此处不赘述。

✨append是在末尾追加，assign时相当于重新赋值。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string myString;

    // 使用 assign 函数分配不同内容给当前字符串
    myString.assign("Hello");  // 分配字符串
    std::cout << "String after assign: " << myString << std::endl;

    myString.assign(" there", 1, 4);  // 分配子串
    std::cout << "String after assign (substring): " << myString << std::endl;

    myString.assign("World");  // 重新分配字符串
    std::cout << "String after re-assign: " << myString << std::endl;

    myString.assign(3, '!');  // 分配重复字符
    std::cout << "String after assign (repeat): " << myString << std::endl;

    return 0;
}

3.5 insert

✨参数亦与之前介绍的函数类似，相信读者能够很容易理解。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string myString = ("Hello World");

    // 使用 insert 函数在不同位置插入内容
    myString.insert(5, " there");  // 在位置 5 插入字符串
    std::cout << "String after insert: " << myString << std::endl;

    myString.insert(11, "!", 1);   // 在位置 11 插入字符 '!'
    std::cout << "String after insert (char): " << myString << std::endl;

    myString.insert(0, 3, '*');    // 在位置 0 插入重复字符 '*'
    std::cout << "String after insert (repeat): " << myString << std::endl;

    return 0;
}

3.6 erase

✨用于从字符串中删除从位置 pos 开始的长度为 len 的字符序列。

✨默认值 npos 表示删除从 pos 开始的所有字符直到字符串的末尾。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string myString("Hello, World!");
    
    // 使用 erase 函数删除字符序列
    myString.erase(5, 7);  // 从位置 5 开始，删除 7 个字符
    
    std::cout << "Modified String: " << myString << std::endl;
    
    return 0;
}

如果 len 的值超出了要删除的字符序列的实际长度，erase 函数会从指定位置开始删除所有可用的字符，直到字符串的末尾。这不会引发错误，函数会尽量删除尽可能多的字符，而不会超出字符串的范围。

3.7 replace

✨string& replace(size_t pos, size_t len, const string& str)

在位置 pos 处开始，用另一个 std::string 对象 str 的内容替换长度为 len 的字符序列，并返回当前字符串的引用。

✨ string& replace(size_t pos, size_t len, const char* s)

在位置 pos 处开始，用以空字符结尾的 C 风格字符串（字符数组） s 替换长度为 len 的字符序列，并返回当前字符串的引用。

✨ string& replace(size_t pos, size_t len, const char* s, size_t n)

在位置 pos 处开始，用 C 风格字符串（字符数组） s 中的前 n 个字符替换长度为 len 的字符序列，并返回当前字符串的引用。
如果 len 的值超出了要替换的字符序列的实际长度，replace 函数会从指定位置开始尽可能多地替换字符，直到字符串的末尾。这不会引发错误，函数会尽量替换尽可能多的字符，而不会超出字符串的范围。
如果 len 的值小于要替换的字符序列的实际长度，函数会从指定位置开始替换指定长度的字符序列，然后字符串会收缩，被删除的字符序列会被新的字符序列取代。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string myString("Hello, World!");

    // 使用 replace 函数替换内容，len 超出了字符串的实际长度
    myString.replace(7, 20, "Universe");  // 从位置 7 开始，替换 20 个字符（超出实际长度）
    std::cout << "String after replace: " << myString << std::endl;

    myString.assign("Hello, World!");
    myString.replace(7, 5, "Hi, Universe");  // 从位置 7 开始，替换 5 个字符（字符串长度对应不上）
    std::cout << "String after replace (len mismatch): " << myString << std::endl;

    return 0;
}

3.8 void swap (string& str)

✨用于交换当前字符串对象与另一个字符串对象 str 之间的内容。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string firstString = "Hello";
    std::string secondString = "World";

    std::cout << "Before swap:" << std::endl;
    std::cout << "First String: " << firstString << std::endl;
    std::cout << "Second String: " << secondString << std::endl;

    // 使用 swap 函数交换两个字符串的内容
    firstString.swap(secondString);

    std::cout << "\nAfter swap:" << std::endl;
    std::cout << "First String: " << firstString << std::endl;
    std::cout << "Second String: " << secondString << std::endl;

    return 0;
}

如果交换的两个字符串的容量不同，swap 函数会将容量一并交换，从而使得交换后的字符串对象具有对应的容量。这意味着，在交换后，字符串对象的内容和容量都会被交换。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string firstString = "Hello";
    std::string secondString = "World!!xxxxxxxxxxxxxxxxxx";

    std::cout << "Before swap:" << std::endl;
    std::cout << "First String: " << firstString << ", Capacity: " << firstString.capacity() << std::endl;
    std::cout << "Second String: " << secondString << ", Capacity: " << secondString.capacity() << std::endl;

    // 使用 swap 函数交换两个字符串的内容和容量
    firstString.swap(secondString);

    std::cout << "\nAfter swap:" << std::endl;
    std::cout << "First String: " << firstString << ", Capacity: " << firstString.capacity() << std::endl;
    std::cout << "Second String: " << secondString << ", Capacity: " << secondString.capacity() << std::endl;

    return 0;
}

3.9 void pop_back()

✨用于从字符串的末尾移除一个字符，缩小字符串的长度。

cpp 复制代码 
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string myString = "Hello";

    std::cout << "Before pop_back: " << myString << std::endl;

    // 使用 pop_back 函数移除字符串末尾的字符
    myString.pop_back();

    std::cout << "After pop_back: " << myString << std::endl;

    return 0;
}

结语

掌握了C++的"字符串大法"，让你的程序丰富多彩！😎 通过std::string类，你可以玩转连接、查找、插入、删除等操作，为你的代码增添绚丽色彩。无论你是刚入门还是老手，掌握这些技巧都将让你在编程的舞台上更加游刃有余。感谢阅读本文，愿你用"字符串魔法"创造出令人惊艳的程序世界！🚀

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