目录
1. 为什么要学习string类
1.1 C语言中的字符串
2. 标准库中的string类
2.1 string类(了解)
2.2 string类的常用接口说明
2.2.1. string类对象的常见构造
2.2.2. string类对象的容量操作
2.2.3.再次探讨reserve与resize
2.2.4.string类对象的访问及遍历操作
2.2.5. string类对象的修改操作
2.2.6. string类非成员函数
2.2.7. vs和g++下string结构的说明
3.使用到string的oj
1. 为什么要学习string类
1.1 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
2. 标准库中的string类
2.1 string类(了解)
string类的文档介绍
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单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。
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 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
2.2.1. string类对象的常见构造
string() （重点） 构造空的string类对象，即空字符串 string(const char* s) （重点） 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) （重点） 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 }
2.2.2. string类对象的容量操作
- size（重点） 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 （重点） 检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回
- false clear （重点） 清空有效字符
- reserve （重点） 为字符串预留空间**
- resize （重点） 将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充
// 测试string容量相关的接口 // size/clear/resize void Teststring1() { // 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(); cout << s.size() << endl; cout << s.capacity() << endl; // 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; cout << s.capacity() << endl; // 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; cout << s.capacity() << endl; cout << s << endl; // 将s中有效字符个数缩小到5个 s.resize(5); cout << s.size() << endl; cout << s.capacity() << endl; cout << s << endl; }
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。
2.2.3.再次探讨reserve与resize
1.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。
2. 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。
void Teststring2() { 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; cout << s.capacity() << endl; // 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; cout << s.capacity() << endl; } // 利用reserve提高插入数据的效率，避免增容带来的开销 void TestPushBack() { string s; size_t sz = s.capacity(); cout << "making s grow:\n"; for (int i = 0; i < 100; ++i) { s.push_back('c'); if (sz != s.capacity()) { sz = s.capacity(); cout << "capacity changed: " << sz << '\n'; } } } // 构建vector时，如果提前已经知道string中大概要放多少个元素，可以提前将string中空间设置好 void TestPushBackReserve() { string s; s.reserve(100); size_t sz = s.capacity(); cout << "making s grow:\n"; for (int i = 0; i < 100; ++i) { s.push_back('c'); if (sz != s.capacity()) { sz = s.capacity(); cout << "capacity changed: " << sz << '\n'; } } }
我们可以清晰的看到一般都不会轻易的缩容，resize的功能是开空间并且初始化，利用reserve提高插入数据的效率，避免增容带来的开销。
2.2.4.string类对象的访问及遍历操作
- operator[] （重 点） 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的遍历 // begin()+end() for+[] 范围for // 注意：string遍历时使用最多的还是for+下标 或者 范围for(C++11后才支持) // begin()+end()大多数使用在需要使用STL提供的算法操作string时，比如：采用reverse逆置string void Teststring3() { string s1("hello Bit"); const string s2("Hello Bit"); cout << s1 << " " << s2 << endl; cout << s1[0] << " " << s2[0] << endl; s1[0] = 'H'; cout << s1 << endl; // s2[0] = 'h'; 代码编译失败，因为const类型对象不能修改 } void Teststring4() { 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; }
2.2.5. string类对象的修改操作
- 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+= (重点) 在字符串后追加字符串str
- c_str(重点) 返回C格式字符串
- find + npos(重点) 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。
2.2.6. string类非成员函数
- operator+ 尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低
- operator>> （重点） 输入运算符重载
- operator （重点） 输出运算符重载
- getline （重点） 获取一行字符串
- relational operators （重点） 大小比较
2.2.7. 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。
- 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
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
- 指向堆空间的指针，用来存储字符串
struct _Rep_base { size_type _M_length; size_type _M_capacity; _Atomic_word _M_refcount; };
3.使用到string的oj
- 仅仅反转字母
- 字符串里面最后一个单词的长度
- 验证一个字符串是否是回文
- 字符串相加
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