string
为什么学习string类?
C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。
在做面试题中
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。
标准库中的string类
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字符串是表示字符序列的类
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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。
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string类是使用char作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和配置器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。
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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)。
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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。
要点总结:
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string是表示字符串的字符串类
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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。
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string在底层实际是:basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator>string;
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不能操作多字节或者变长字符的序列。
使用string类时，必须包含头文件以及using namespace std;
string类的常用接口说明
string类对象的常见构造
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| string() | 构造空的string类对象，即空字符串 |
| string(const char* s) | 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) | 拷贝构造函数 |
| string(const string&s, size_t n) | 用s中的前n个字符构造新的string类对象 |
代码示例：
#include <iostream>
using namespace std;
//C++中 string 为什么不引用string头文件还可以用
//string头文件基本上已经包含在iostream中,std命名空间包括std::string
int main()
{
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(10, 'a'); // 用10个字符'a'构造string类对象s3
string s4(s2); // 拷贝构造s4
string s5(s3, 5); // 用s3中前5个字符构造string对象s5
cout << s1 << endl;
cout << s2 << endl;
cout << s3 << endl;
cout << s4 << endl;
cout << s5 << endl;
return 0;
}
代码生成图：
string类对象的容量操作
| 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 capacity ( ) const | 返回空间总大小（容量是16的倍数-1，容量只会增大不会缩小） |
| bool empty ( ) const | 检测字符串释放为空串，是返回true（1），否则返回false（0） |
| void clear() | 清空有效字符 |
| 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 |
| void resize ( size_t n ) | 将有效字符的个数改成n个，多出的空间用0填充 |
| void reserve ( size_t res_arg=0 ) | 为字符串预留空间（只会向大调整，为了避免频繁扩容导致的效率损失） |
代码示例：
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
// string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出
string s("hello, bit!!!");
cout << s.length() << endl; // 13
cout << s.size() << endl; // 13
cout << s.capacity() << endl; // 15
cout << s << endl; // hello, bit!!!
// 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
cout << s << endl; // aaaaa
return 0;
}
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
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; // 111(16n - 1)
// 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; // 111
return 0;
}
要点总结：
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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()。
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clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。
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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。
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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类对象的访问操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| char& operator[] ( size_t pos ) | 返回pos位置的字符，非const string类对象调用 |
| const char& operator[] ( size_t pos ) const | 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 | 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 |
代码示例：
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
string s1("hello Bit");
const string s2("Hello Bit");
cout << s1 << " " << s2 << endl; //hello Bit Hello Bit
cout << s1[0] << " " << s2[0] << endl;//h H
s1[0] = 'H';
for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i)
{
cout << s1[i]; //Hello Bit
}
s2[0] = 'h'; //代码编译失败，因为const类型对象不能修改
return 0;
}
string类对象的修改操作
| 函数名称 | 功能说明 |
|---|---|
| void push_back(char c) | 在字符串后尾插字符c |
| string& append (const char* s); | 在字符串后追加一个字符串 |
| string& operator+=(const string& str) | 在字符串后追加字符串str |
| string& operator+=(const char* s) | 把c类型字符串s连接到当前字符串结尾 |
| string& operator+=(char c) | 在字符串后追加字符c |
| const char* c_str( )const | 返回C格式字符串 |
| size_t find (char c, size_t pos = 0)const | 从字符串pos位置开始往后找字符c（字符串），返回该字符（字符串）在字符串中的位置 |
| size_t rfind(char c, size_t pos = npos) | 从字符串pos位置开始往前找字符c（字符串），返回该字符（字符串）在字符串中的位置 |
| string substr(size_t pos = 0, size_t n = npos)const | 在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回 |
代码示例：
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
string str;
str.push_back(' '); // 在str后插入空格
str.append("hello"); // 在str后追加一个字符"hello"
str += 'b'; // 在str后追加一个字符'b'
str += "it"; // 在str后追加一个字符串"it"
cout<<str<<endl;
cout << str.c_str() << endl; // 以C语言的方式打印字符串
cout << str.find('l') << endl;
int pos = str.find('l');
cout << str.find('l', pos + 1) << endl; // 缺省参数在这的作用是，从pos+1位置开始找的第一个
cout << str.find("llgg", 0, 3) << endl; // 第二个缺省参数限制的是前面字符串查找的长度
cout << str.rfind('b') << endl;
cout << str.rfind('b', 5) << endl; //返回4294967295
cout << str.substr(1, 5) << endl;
return 0;
}
代码生成图
要点总结:
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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。
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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。
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缺省参数：从什么位置开始找。
找到了返回下标，找不到返回 -1 。但是，由于返回值的类型是 unsigned类型，所以打印出来就成了4294967295
string类非成员函数
| 函数 | 功能说明 |
|---|---|
| operator+ | 尽量少用，因为效率低 |
| operator>> | 输入运算符重载 |
| operator<< | 输出运算符重载 |
| getline | 获取一行字符串 |
| relational operators | 大小比较 |
要点总结:
- operator+的重载不是 string 容器的成员。operator+= 才是
- getline 是为了解决 cin 输入字符串碰到空格就停的问题，getline 只有碰到回车才会停
如有不同见解，欢迎留言讨论～～
