1.为什么学习string类？
1.1C语言中的字符串
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
1.2面试题
在OJ中，有关字符串的题目基本以string类的形式出现，而且在常规工作中，为了简单，方便，快捷，基本都使用string类，很少有人去使用C库中的字符串操作函数
2.标准库中的string类
2.1string类（了解）
- 1.字符串是表示字符序列的类
2.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）
5.注意，这个类独立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（如长度和大小）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：
- 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，在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，tyoedef basic_string<char,char_traits,allocator>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头文件以及using namespace std;
2.2string类的常用接口说明（下面是一些常用接口）
1.string类对象的常见构造
cpp
void Teststring()
{
string s1; // 构造空的string类对象s1
string s2("hello bit"); // 用C格式字符串构造string类对象s2
string s3(s2); // 拷贝构造s3
}2.string类对象的容量操作
注：
- 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，reserve不会改变容量大小
3.string类对象的访问即遍历操作
4.string类对象的修改操作
注：
- 1.在string尾部追加字符时，s.push_back（c）/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
2.对string操作时，如果能够大概预估到放多少个字符，可以先通过reserve把空间预留好
5.string类非成员函数
6.vs和g++下string结构的说明
注意：下书结构是在32位平台下进行验证，32位平台下指针占4个字节
- VS下string的结构
- string总共占28个字节，内部结构稍微复杂一点，先是有一个联合体，联合体用来定义string中字符串的存储空间
- 当字符串长度小于16时，使用内部固定的字符数组来存放
- 当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间
cpp
union _Bxty
{ // storage for small buffer or pointer to larger one
value_type _Buf[_BUF_SIZE];
pointer _Ptr;
char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing
} _Bx;这种设计也是有一定道理的，大多数情况下字符串的长度都小于16，那string对象创建好之后，内部已经有了16个字符数组的固定空间，不需要通过堆创建，效率高
其次：还有一个size_t字段保存字符串长度，一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量
最后：还有一个指针做一些其他事情
故总共占16+4+4+4＝28个字节
- g++下string的结构
G++下，string是通过写时拷贝实现的，string对象总共占4个字节，内部只包含了一个指针，该指针将来指向一块堆空间，内部包含了如下字段 - 空间总大小
- 字符串有效长度
- 引用计数
cpp
struct _Rep_base
{
size_type _M_length;
size_type _M_capacity;
_Atomic_word _M_refcount;
};- 指向堆空间的指针，用来存储字符串
7.牛刀小试
仅仅反转字母
cpp
class Solution {
public:
bool isLetter(char ch)
{
if(ch >= 'a' && ch <= 'z')
return true;
if(ch >= 'A' && ch <= 'Z')
return true;
return false;
}
string reverseOnlyLetters(string S) {
if(S.empty())
return S;
size_t begin = 0, end = S.size()-1;
while(begin < end)
{
while(begin < end && !isLetter(S[begin]))
++begin;
while(begin < end && !isLetter(S[end]))
--end;
swap(S[begin], S[end]);
++begin;
--end;
}
return S;
}
};
cpp
class Solution {
public:
int firstUniqChar(string s) {
// 统计每个字符出现的次数
int count[256] = {0};
int size = s.size();
for(int i = 0; i < size; ++i)
count[s[i]] += 1;
// 按照字符次序从前往后找只出现一次的字符
for(int i = 0; i < size; ++i)
if(1 == count[s[i]])
return i;
return -1;
}
};
cpp
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
string line;
// 不要使用cin>>line,因为会它遇到空格就结束了
// while(cin>>line)
while(getline(cin, line))
{
size_t pos = line.rfind(' ');
cout<<line.size()-pos-1<<endl;
}
return 0;
}
cpp
class Solution {
public:
bool isLetterOrNumber(char ch)
{
return (ch >= '0' && ch <= '9')
|| (ch >= 'a' && ch <= 'z')
|| (ch >= 'A' && ch <= 'Z');
}
bool isPalindrome(string s) {
// 先小写字母转换成大写，再进行判断
for(auto& ch : s)
{
if(ch >= 'a' && ch <= 'z')
ch -= 32;
}
int begin = 0, end = s.size()-1;
while(begin < end)
{
while(begin < end && !isLetterOrNumber(s[begin]))
++begin;
while(begin < end && !isLetterOrNumber(s[end]))
--end;
if(s[begin] != s[end])
{
return false;
}
else
{
++begin;
--end;
}
[添加链接描述](https://leetcode.cn/problems/add-strings/)}
return true;
}
};
cpp
class Solution {
public:
string addstrings(string num1, string num2)
{
// 从后往前相加，相加的结果到字符串可以使用insert头插
// 或者+=尾插以后再reverse过来
int end1 = num1.size()-1;
int end2 = num2.size()-1;
int value1 = 0, value2 = 0, next = 0;
string addret;
while(end1 >= 0 || end2 >= 0)
{
if(end1 >= 0)
value1 = num1[end1--]-'0';
else
value1 = 0;
if(end2 >= 0)
value2 = num2[end2--]-'0';
else
value2 = 0;
int valueret = value1 + value2 + next;
if(valueret > 9)
{
next = 1;
valueret -= 10;
}
else
{
next = 0;
}
//addret.insert(addret.begin(), valueret+'0');
addret += (valueret+'0');
}
if(next == 1)
{
//addret.insert(addret.begin(), '1');
addret += '1';
}
reverse(addret.begin(), addret.end());
return addret;
}
};翻转字符串II：区间部分翻转
翻转字符串III：翻转字符串中的单词
字符串相乘述
找出字符串中第一个只出现一次的字符
3.string类的模拟实现
3.1经典的string 类问题
下面的string类实现是否有问题
cpp
// 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);
}
说明:上述**string类没有显示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
浅拷贝:也称为位拷贝，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行操作时，就会发生访问违规
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
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
3.3深拷贝
如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数，赋值重载以及析构函数必须要显示给出，一般情况都是按照深拷贝方式提供
3.3.1传统版写法的string类
cpp
class String
{
public:
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(const String& s)
: _str(new char[strlen(s._str) + 1])
{
strcpy(_str, s._str);
}
String& operator=(const String& s)
{
if (this != &s)
{
char* pStr = new char[strlen(s._str) + 1];
strcpy(pStr, s._str);
delete[] _str;
_str = pStr;
}
return *this;
}
~String()
{
if (_str)
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
}
}
private:
char* _str;
};3 3.2现代版写法的string类
cpp
class String
{
public:
String(const char* str = "")
{
if (nullptr == str)
{
assert(false);
return;
}
_str = new char[strlen(str) + 1];
strcpy(_str, str);
}
String(const String& s)
: _str(nullptr)
{
String strTmp(s._str);
swap(_str, strTmp._str);
}
// 对比下和上面的赋值那个实现比较好？
String& operator=(String s)
{
swap(_str, s._str);
return *this;
}
/*
String& operator=(const String& s)
{
if(this != &s)
{
String strTmp(s);
swap(_str, strTmp._str);
}
return *this;
}
*/
~String()
{
if (_str)
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
}
}
private:
char* _str;
};3.3写时拷贝(了解)
写时拷贝就是一种拖延症，是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的
引用计数:用来记录资源使用者的个数，在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用资源，就给计数增加1，当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象时资源的最后一个使用者，将该资源释放，否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源
写时拷贝
写时拷贝在读取是的缺陷
3.4string类的模拟实现
cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
#include <assert.h>
namespace bit
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
public:
string(const char* str = "")
{
_size = strlen(str);
_capacity = _size;
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
string(const string& s)
: _str(nullptr)
, _size(0)
, _capacity(0)
{
string tmp(s._str);
this->swap(tmp);
}
string& operator=(string s)
{
this->swap(s);
return *this;
}
~string()
{
if (_str)
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
}
}
/
// iterator
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
/
// modify
void push_back(char c)
{
if (_size == _capacity)
reserve(_capacity * 2);
_str[_size++] = c;
_str[_size] = '\0';
}
string& operator+=(char c)
{
push_back(c);
return *this;
}
// 作业实现
void append(const char* str);
string& operator+=(const char* str);
void clear()
{
_size = 0;
_str[_size] = '\0';
}
void swap(string& s)
{
std::swap(_str, s._str);
std::swap(_size, s._size);
std::swap(_capacity, s._capacity);
}
const char* c_str()const
{
return _str;
}
/
// capacity
size_t size()const
{
return _size;
}
size_t capacity()const
{
return _capacity;
}
bool empty()const
{
return 0 == _size;
}
void resize(size_t newSize, char c = '\0')
{
if (newSize > _size)
{
// 如果newSize大于底层空间大小，则需要重新开辟空间
if (newSize > _capacity)
{
reserve(newSize);
}
memset(_str + _size, c, newSize - _size);
}
_size = newSize;
_str[newSize] = '\0';
}
void reserve(size_t newCapacity)
{
// 如果新容量大于旧容量，则开辟空间
if (newCapacity > _capacity)
{
char* str = new char[newCapacity + 1];
strcpy(str, _str);
// 释放原来旧空间,然后使用新空间
delete[] _str;
_str = str;
_capacity = newCapacity;
}
}
// access
char& operator[](size_t index)
{
assert(index < _size);
return _str[index];
}
const char& operator[](size_t index)const
{
assert(index < _size);
return _str[index];
}
// 作业
bool operator<(const string& s);
bool operator<=(const string& s);
bool operator>(const string& s);
bool operator>=(const string& s);
bool operator==(const string& s);
bool operator!=(const string& s);
// 返回c在string中第一次出现的位置
size_t find(char c, size_t pos = 0) const;
// 返回子串s在string中第一次出现的位置
size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const;
// 在pos位置上插入字符c/字符串str，并返回该字符的位置
string& insert(size_t pos, char c);
string& insert(size_t pos, const char* str);
// 删除pos位置上的元素，并返回该元素的下一个位置
string& erase(size_t pos, size_t len);
private:
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const bit::string& s);
friend istream& operator>>(istream& _cin, bit::string& s);
private:
char* _str;
size_t _capacity;
size_t _size;
};
ostream& operator<<(ostream& _cout, const bit::string& s)
{
// 不能使用这个, 因为string的字符串内部可能会包含\0
// 直接cout时, 是将_str当成char*打印的，遇到内部的\0时后序内容就不打印了
//cout << s._str;
for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
{
_cout << s[i];
}
return _cout;
}
}
///对自定义的string类进行测试
void TestBitstring()
{
bit::string s1("hello");
s1.push_back(' ');
s1.push_back('b');
s1.push_back('i');
s1 += 't';
cout << s1 << endl;
cout << s1.size() << endl;
cout << s1.capacity() << endl;
// 利用迭代器打印string中的元素
bit::string::iterator it = s1.begin();
while (it != s1.end())
{
cout << *it;
++it;
}
cout << endl;
// 这里可以看到一个类只要支持的基本的iterator，就支持范围for
for (auto ch : s1)
cout << ch;
cout << endl;
}