本章我们来了解一下string类。
目录
1. string类是什么?
1.1 C语言中的字符串
1.2 string类本质
2. 标准库中的string类
2.1 string类
2.2 string类的常用接口说明
1. string类对象的常见构造
2. string类对象的容量操作
3. string类对象的访问及遍历操作
4. string类对象的修改操作
5. string类非成员函数
6. vs和g++下string结构的说明
(1) vs下string的结构
(2) g++下string的结构
1. string类是什么?
1.1 C语言中的字符串
1.2 string类本质
2. 标准库中的string类
2.1 string类
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,再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,typedef 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 ;
2.2 string类的常用接口说明
注意:下面只是一些最常用的接口
1. string类对象的常见构造
(constructor)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 |
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
函数名称 | 功能说明 |
size | 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 | 检测字符串释放为空串,是返回true,否则返回false |
clear | 清空有效字符 |
reserve | 为字符串预留空间** |
resize | 将有效字符的个数该成n个,多出的空间用字符c填充 |
// 注意: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.size() << endl;
cout << s.length() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
cout << s << endl;
// 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();
// 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');
// 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);
// 将s中有效字符个数缩小到5个
s.resize(5);
注意:
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。
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, reserver不会改变容量大小。
3. string类对象的访问及遍历操作
函数名称 | 功能说明 |
operator[] ( | 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 |
string s("hello Bit");
// 3种遍历方式:
// 需要注意的以下三种方式除了遍历string对象,还可以遍历是修改string中的字符,
// 另外以下三种方式对于string而言,第一种使用最多
// 1. for+operator[]
for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
cout << s[i] << endl;
// 2.迭代器
string::iterator it = s.begin();
while (it != s.end())
{
cout << *it << endl;
++it;
}
// string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
// C++11之后,直接使用auto定义迭代器,让编译器推到迭代器的类型
auto rit = s.rbegin();
while (rit != s.rend())
cout << *rit << endl;
// 3.范围for
for (auto ch : s)
cout << ch << endl;
4. 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+= | 在字符串后追加字符串str |
c_str | 返回C格式字符串 |
find + npos | 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 |
// 测试string:
// 1. 插入(拼接)方式:push_back append operator+=
// 2. 正向和反向查找:find() + rfind()
// 3. 截取子串:substr()
// 4. 删除:erase
void Teststring5()
{
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
// 获取file的后缀
string file("string.cpp");
size_t pos = file.rfind('.');
string suffix(file.substr(pos, file.size() - pos));
cout << suffix << endl;
// npos是string里面的一个静态成员变量
// static const size_t npos = -1;
// 取出url中的域名
string url("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");
cout << url << endl;
size_t start = url.find("://");
if (start == string::npos)
{
cout << "invalid url" << endl;
return;
}
start += 3;
size_t finish = url.find('/', start);
string address = url.substr(start, finish - start);
cout << address << endl;
// 删除url的协议前缀
pos = url.find("://");
url.erase(0, pos + 3);
cout << url << endl;
}
注意:
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字符,可以先通过reserve把空间预留好。
5. 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>> | 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 |
// string comparisons
#include <iostream>
#include <vector>
int main ()
{
std::string foo = "alpha";
std::string bar = "beta";
if (foo==bar) std::cout << "foo and bar are equal\n";
if (foo!=bar) std::cout << "foo and bar are not equal\n";
if (foo< bar) std::cout << "foo is less than bar\n";
if (foo> bar) std::cout << "foo is greater than bar\n";
if (foo<=bar) std::cout << "foo is less than or equal to bar\n";
if (foo>=bar) std::cout << "foo is greater than or equal to bar\n";
return 0;
}
更多的这里就不在介绍了。
6. vs和g++下string结构的说明
注意:下述结构是在32位平台下进行验证, 32位平台下指针占4个字节。
(1) 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:
1. 当字符串长度小于16时,使用内部固定的字符数组来存放
2. 当字符串长度大于等于16时,从堆上开辟空间
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。
(2) 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:
1. 空间总大小
2. 字符串有效长度
3. 引用计数
struct _Rep_base
{
size_type _M_length;
size_type _M_capacity;
_Atomic_word _M_refcount;
};
4. 指向堆空间的指针,用来存储字符串。
本章完!