【C++入门（7）】string

一、与C语言的联系

C++的string类其实是从C语言的字符串演变过来的，是STL中用于处理字符串的一个容器。

在C语言中，字符串是以 '\0' 为结尾的一串字符，为了便于操作，C语言标准库中也提供了不少str系列的库函数供人使用。但是这些库函数是与字符串相分离的，并不符合面向对象编程的思想，而且C语言字符串的底层空间还需要人自行管理，繁琐且存在越界等风险，所以C++中规定了string类，来对C语言的字符串进行"升级"。

二、string的成员函数

1、构造函数

string类中提供了7种构造函数，

第一种是无参的默认构造函数，这时字符串末尾会自动加一个'\0'，

第二种是拷贝构造函数，

第三种是把str中的，pos位置之后的npos个字符拷贝到对象中，

第四种和第五种是兼容C语言的表现，前者是将C字符串初始化给对象，后者是用C字符串中的前n个字符来初始化对象，

第六种是用n个字符c来为对象初始化，

第七种是关于迭代器的使用，目前先不做介绍。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	string a0("hello world!");
	const char* pb = "hello world!";
	string a1;
	string a2(a0);
	string a3(a0, 2, 3);
	string a4("hello world!");
	string a5(pb, 3);
	string a6(8, 'c');

	cout << a1 << endl;
	cout << a2 << endl;
	cout << a3 << endl;
	cout << a4 << endl;
	cout << a5 << endl;
	cout << a6 << endl;

	return 0;
}

第三个构造函数的最后一个参数是缺省参数，可以在传参的时候省略，缺省值为-1。而size_t是无符号整数，所以-1也就是整型最大值。相当于如果不传这个参数，这个函数会从pos之后开始拷贝后，一直拷贝到str结尾为止。

2、析构函数

string的析构函数是比较简单的，我们平时也基本用不到，往往是由编译器自动调用的。

3、赋值操作符

string中提供了赋值操作符的三种重载，分别支持了用另一个对象，用C字符串，以及用一个单个的字符，来为对象进行赋值。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	string a("hello world!");
	string b, c, d;

	b = a;
	c = "hello world!";    //注意和c("hello world!");的区别，一个是构造，一个是赋值
	d = 'c';

	cout << b << endl;
	cout << c << endl;
	cout << d << endl;

	return 0;
}

4、大小、容量相关函数

（1）size和length

这两个函数都是返回对象中存储的字符串的大小，都不计算字符串末尾的'\0'，单位都是字节，区别只是函数名不一样罢了，他们的功能完全相同。

这俩函数返回的是对象中实际存储的字符串的大小，而不是对象存储空间的大小。因为string类底层是使用动态内存管理来创建空间，存储字符串的，所以对象实际占用的存储空间往往大于对象所存储的字符串的大小。

（2）max_size与capacity

这个函数的作用是返回string类的最大容量，然而这只是一个理论最大值，实际上受限于各种客观因素，往往达不到。

capacity函数的作用是返回当前这个对象中为字符串开辟的空间大小。

（3）resize与reserve

resize函数能重新设置字符串的大小。

如果设定的n值小于当前字符串的大小，那么字符串中前n个字符会保留，第n个之后的数据会被丢弃。

如果设定的n值大于当前字符串的大小，那么多出来的空间会用指定的字符c来填充，如果没有指定字符c，则会填充 '\0' ，但这时如果调用size函数会发现，字符串的大小已经变成了设定值。

cpp 复制代码

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

int main()
{
	string a("abcd");
	a.resize(7);
	cout << a << endl;
	cout << a.size() << endl;
	return 0;
}

reserve函数可以改变字符串的容量到 n ，n需要大于字符串当前的容量。

如果 n 大于字符串当前的容量，那么字符串的容量就会扩大，扩大到 n 或者比 n 更大一些，也就是说，扩大后的字符串容量并不一定就是 n 。字符串的大小不会改变。

如果 n 小于字符串当前的容量，那么这个函数可能不会有作用，这时函数的行为是没有被C++明确规定的，容量可能会缩小到 n ，也可能不变，具体看编译器。

（4）clear与empty

这个函数的作用就是清空字符串中的数据，把这个字符串变成空字符串，大小也变成 0 。

它的作用是判断这个字符串的大小是否为0，如果是返回true，如果不是返回false。

cpp 复制代码

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

int main()
{
	string a;
	cout << a.empty() << endl;
	a.append(2, '\0');
	cout << a.empty() << endl;
	a.resize(5);
	cout << a.empty() << endl;
	a.resize(0);
	cout << a.empty() << endl;
	return 0;
}

5、元素访问相关函数

（1）下标访问操作符

下标访问操作符也提供了重载，第一个是对于一般的string类创建的对象使用的，第二个是对于const修饰的string类的对象使用的。

区别在于前者可用于修改值的语句，而后者不可以，符合了其常属性。

（2）at

at 函数用于获取pos位置的下一个元素，返回值是该元素别名，因此可以对该字符直接进行修改。

cpp 复制代码

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

int main()
{
	string a("1234567");
	cout << a.at(5) << endl;
	a.at(5) = 'x';
	cout << a << endl;
	return 0;
}

6、迭代器相关函数

迭代器是设计用于我们遍历访问修改字符串中的元素的，它的行为和指针很相似，但底层不一定就是指针，具体是什么要看编译器是怎么实现的。

（1）begin和end

begin函数返回一个迭代器，这个迭代器指向的是对象存储的字符串的起始位置，也就是字符串的第一个字符的位置。

end函数返回一个迭代器，指向字符串的最后一个字符的下一个位置，也就是 '\0' ，注意这个迭代器是不可被解引用的，会报越界错误。

如果对象是空字符串，那么begin函数和end函数返回的迭代器指向的位置是相同的。

（2）rbegin和rend

rbegin函数返回一个迭代器，指向字符串的最后一个字符。

rend函数返回一个迭代器，指向字符串的第一个字符的前一个位置。

这俩函数和begin与end相似，他们函数名前 'r' 的意思是reverse逆序，也就是说begin与end是正序的，从前往后的遍历，而rbegin与rend则是逆序的从后往前的遍历。

当使用这两个函数时，接收其返回值时也要使用相应类型的迭代器。

cpp 复制代码

string a("hello");
string::reverse_iterator it = a.rbegin();

（3）cbegin、cend、crbegin、crend

这四个函数和上面四个函数的作用是基本相同的，唯一区别在于返回值一定是被const修饰的迭代器，所以调用这四个函数得到的迭代器，只能对字符串进行遍历操作，而不能修改字符串的值。

7、修改字符串的相关函数

对于字符串的增加减少，插入删去，使用这些函数：

（1）+= 操作符

+= 操作符有三种重载，分别支持字符串 += string字符串、C字符串、一个字符。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	string a("ab");
	string b("cd");
	cout << a << endl;
	a += b;
	cout << a << endl;
	a += "efg";
	cout << a << endl;
	a += 'h';
	cout << a << endl;

	return 0;
}

（2）append与insert

这个函数是在字符串末尾增加上指定的字符串。

第一种重载是将字符串str拷贝到原字符串的末尾，

第二种重载是将字符串str的第subpos之后的sublen个字符拷贝到原字符串的末尾，

第三种重载是将C字符串拷贝到原字符串的末尾，

第四种重载是将C字符串的前n个字符拷贝到原字符串的末尾，

第五种重载是将n个字符c拷贝到原字符串的末尾。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	string a("abcdef");
	string b1, b2, b3, b4, b5;
	b1.append(a);
	b2.append(a, 0, 3);
	b3.append("abcd");
	b4.append("abcdef", 4);
	b5.append(4, 'x');
	cout << b1 << endl;
	cout << b2 << endl;
	cout << b3 << endl;
	cout << b4 << endl;
	cout << b5 << endl;
	return 0;
}

insert函数的作用是在原字符串第pos个字符之后，插入一个字符串，原来字符串的内容依次后移。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	string a("123456789");
	a.insert(3, "abc");
	cout << a << endl;
	return 0;
}

（3）push_back与pop_back

这两个函数用于在字符串末尾添加或删除一个字符，并把字符串大小增大或减小 1 。

注意他们不可以增删一个字符串，只能增删一个字符，所以并不常用。

（4）assign

assign的作用是用新字符串覆盖原字符串。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	string a("abcdefg");
	a.assign("hello");
	cout << a << endl;
	return 0;
}

（5）erase

erase函数会删除字符串中的字符。

第一种重载是一个全缺省参数的函数，它可以删除原字符串中从第pos个字符开始的，长为len个字符的数据，当len不传参时，会一直删到字符串结尾，当pos、len都不传参时，会把字符串中的字符全部删掉。

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	string a("123456789");
	cout << a.erase(3, 4) << endl;
	return 0;
}

（6）replace

这个函数将原字符串中，第pos个字符之后的len个字符，替换为指定的字符串，原字符串中再之后的字符不动或依次前移后移。

cpp 复制代码

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

int main()
{
	string a("123456789");
	a.replace(1, 3, "abc");
	cout << a << endl;
	a.replace(1, 3, "x");
	cout << a << endl;
	a.replace(1, 3, "hello");
	cout << a << endl;
	return 0;
}

（7）swap

swap函数用于交换原字符串和指定字符串中的数据，所以只支持和string字符串进行调用。

8、字符串操作的相关函数

（1）c_str和data

c_str 函数返回一个指向C字符串的指针，C字符串的内容就是string字符串中的有效内容（用size函数看到的大小，这些string字符串的数据，不包括底层包含的 '\0' ），再在结尾额外增加一个 '\0' 。

data 函数返回一个指向C字符串的指针，C字符串的内容就是string字符串中的有效内容，结尾没有 '\0' 。

这两个函数返回的都是被const修饰的指针，不允许通过解引用修改值。

（2）copy

copy 函数向C字符串 s 中拷贝一个字符串，这个字符串是从原字符串的第pos个字符的下一个开始，长为len的子串。

cpp 复制代码

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

int main()
{
	char a[] = "xxxxxx";
	char* pa = a;
	string b("12345");
	b.copy(pa, 3, 0);
	cout << pa << endl;
	return 0;
}

（3）find与rfind

这两个函数都是从原字符串中查找 string字符串str 或 C字符串s 或字符c 的，前者是查找最先出现的，后者是查找最后出现的。

这两个函数需要符合查找的字符串中的所有字符。

（4）find_first_of与find_last_of

这两个函数都是从原字符串中查找 string字符串str 或 C字符串s 或字符c 的，前者是查找最先出现的，后者是查找最后出现的。

这两个函数不需要符合查找的字符串中的所有字符，只查找到其中任何一个字符就会停止并返回位置。

（5）substr

substr 函数用来获得一个子串，从原字符串的第pos个字符的下一个开始，长为len的子串。

如果len未被指定，则子串一直延续到原字符串结束。

cpp 复制代码

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

int main()
{
	string a("123456");
	string b;
	b = a.substr(1, 2);
	cout << b << endl;
	return 0;
}

（6）compare

compare 函数用于比较两个字符串的大小，按照字典序进行比较，如果相等返回0，原字符串大返回一个大于 0 的值，原字符串小返回一个小于 0 的值。

三、string的遍历与修改

1、下标 [ ]

用下标方式来遍历和修改字符串中的元素：

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	string a("hello world!");
	for (size_t i = 0; i < a.size(); i++) {
		cout << ++a[i] << ' ';
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

2、迭代器 iterator

用迭代器方式来遍历和修改字符串中的元素：

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	string a("hello world!");

	string::iterator it = a.begin();
	while (it != a.end()) {
		cout << ++(*it) << ' ';
		++it;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

迭代器 iterator 是定义在类域中的，所以在使用迭代器之前一定要加上所属类名以及域作用限定符（也可以展开类域，但我们通常不这么用）。

3、范围for

cpp 复制代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
	string a("hello world!");
	for (auto& e : a) {
		cout << ++e << ' ';
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

SQL容器的范围for，底层其实就是迭代器，我们自己自定义一个类时，如果按格式定义了一个迭代器，那么我们自定义的类也可以使用范围for。

所以从语法上讲，有三种遍历方式，但从底层上讲，只有两种遍历方式，一是下标，二是迭代器。