string容器的常用操作

一、C语言中的字符串

在C语言中，字符串是以\0结尾的一串字符的集合，而为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，比如，strcpy、strlen、strcmp等等。但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP的思想（面向对象编程（Object Oriented Programming）），而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能就会有越界访问的问题发生。

二、string容器

1、概念

string容器是c++中表示字符序列的一个类，同时也是一个类模板。它提供了许多成员函数和运算符重载，封装了C++中对字符串的常见操作和功能，提供了更高级的字符串处理能力，并且隐藏了底层的实现细节，使得字符串的操作更加方便和安全。但string类是一个泛型类，它是由模板实例化出来的一个标准类，本质上不是一个标准数据类型。详情参见上方string容器文档。

2、特点

• 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和字符串的设计特性。
• string类是basic_string模板类的一个实例，它使用char作为basic_string模板类的类型去实例化，并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数（模板的概念参见模板和STL简介）。
• string类处理字节与使用的编码无关。即如果用于处理多字节或可变长度字符（如 UTF-8）的序列，则此类的所有成员（如长度或大小）及其迭代器仍将以字节（而不是实际编码字符）为单位运行。
• 在使用string类时，必须用#include包含它的头文件string以及使用标准命名空间std。

三、string类对象的常见构造

1、构造

2、实际构造函数

3、测试代码

#include
#include
using namespace std;

void Test_string1()
{
    string s1;
    cout << s1 << endl;

    string s2("snow dragon");
    cout << s2 << endl;

    string s3(6, 's');
    cout << s3 << endl;

    string s4(s2);
    cout << s4 << endl;
}

int main()
{
	try
	{
		Test_string1();
	}
	catch (const std::exception& e)
	{
		cout << e.what() << endl;
	}
	
	return 0;
}
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• main函数中的try与catch的作用是捕获异常。

4、运行结果

四、赋值运算符

1、类型

2、作用

=运算符用一个新值为string对象的字符串赋值，它会替换掉string对象字符串之前的内容。

3、测试代码

int main()
{
	string s1;
	string s2 = "snow dragon"; // 调用构造函数 + 拷贝构造 -> 编译器优化 --> 直接调用构造函数创建对象s2
	
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;

	s1 = s2;
	cout << s1 << endl;

	s1 = "ssss";
	cout << s1 << endl;

	s1 = 's';
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}
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4、运行结果

五、string类对象的容量操作

1、成员函数

2、测试代码

void Test_string2()
{
    string s1("snow");
    cout << s1 << endl;
    cout << s1.size() << endl;
    cout << s1.capacity() << endl;
    cout << s1.empty() << endl;

    cout << "***************************" << endl;

    string s2;
    cout << s2.empty() << endl;

    cout << "***************************" << endl;

    string s3("snow");
    cout << s3 << endl;
    cout << s3.size() << endl;
    s3.resize(10, '!');
    cout << s3 << endl;
    cout << s3.size() << endl;
    s3.resize(3);
    cout << s3 << endl;
    cout << s3.size() << endl;

    cout << "***************************" << endl;

    string s4;
    s4.reserve(100);
    cout << s4.size() << endl;
    cout << s4.capacity() << endl;

    s4.reserve(50);
    cout << s4.size() << endl;
    cout << s4.capacity() << endl;

    cout << "***************************" << endl;

    s1.clear();
    cout << s1 << endl;
    cout << s1.size() << endl;
    cout << s1.capacity() << endl;
}
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3、说明

• string类对象的容量操作函数中其实还有函数size_t length() const。只不过它不常用，并且size()与length()函数的底层实现原理完全相同，这里引入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使用函数size()。
• 函数clear()只是将string中有效字符清空，即将string对象中的字符串清空时，只是将size置为0，但不改变对象的底层空间大小。
• 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)是用0来对多出的空间的元素进行赋值，resize(size_t n, char c)是用字符c来对多出的空间的元素进行赋值。
• resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，可能会改变容量空间的大小，如果是将元素个数减少，则它的容量空间不会改变。
• reserve(size_t res_arg=0);的作用是为string对象预留空间，它不改变有效元素个数，即对容量空间大小进行处理。但当reserve的参数小于string的容量空间总大小时，reserver不会改变容量空间的大小。

4、运行结果

六、运算符[]

1、类型

2、作用

返回string对象字符串下标为pos的字符的引用。

3、测试代码

void Test2()
{
	string s1("snow dragon");
	cout << s1[0] << endl;
	cout << s1 << endl;

	s1[0] = 'h';
	cout << s1[0] << endl;
	cout << s1 << endl;

	//遍历string对象并对它的每个字符+1
	for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i)
	{
		s1[i]++;
	}
	cout << s1 << endl;

	const string s2("dragon");
	for (size_t i = 0; i < s2.size(); ++i)
	{
		//s2[i]++;
		cout << s2[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << s2 << endl;

	//cout << s2[10] << endl;			//编译器内部会检查是否越界
}
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4、运行结果

5、错误代码与编译器报错

七、迭代器

1、类型

2、概念

迭代器是一种检查容器内的元素并遍历元素的数据类型，通常用于对C++中各种容器内的元素进行访问。

3、测试代码

void Test3()
{
	cout << "s1 test" << endl;
	string s1("snow");
	cout << s1 << endl;
	string::iterator it1 = s1.begin();
	while (it1 != s1.end())
	{
		(*it1)++;
		cout << *it1 << " ";
		++it1;
	}
	cout << endl;

	//范围for： 自动迭代，自动判断结束。底层其实就是迭代器
	//下方为使用范围for依次取s1中的每个字符并赋值给ch，再将ch自增1，最后输出
	for (auto& ch : s1)
	{
		ch++;
		cout << ch << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << s1 << endl;


	cout << "s2 test" << endl;

	string s2("snow dragon");
	cout << s2 << endl;
	string::reverse_iterator rit2 = s2.rbegin();
	while (rit2 != s2.rend())
	{
		cout << *rit2 << " ";
		++rit2;
	}
	cout << endl;


	cout << "s3 test" << endl;

	const string& s3("snow dragon");
	cout << s3 << endl;
	//string::const_iterator it3 = s3.begin();
	auto it3 = s3.begin();
	while (it3 != s3.end())
	{
		//*it3 = 'x';
		cout << *it3 << " ";
		++it3;
	}
	cout << endl;


	cout << "s3 reverse iterator test" << endl;

	//auto rit3 = s3.rbegin();
	string::const_reverse_iterator rit3 = s3.rbegin();
	while (rit3 != s3.rend())
	{
		cout << *rit3 << " ";
		++rit3;
	}
	cout << endl;
}
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4、运行结果

5、总结

• string和vector都不喜欢用iterator，因为[]更好用，而list、map和set等等只能用迭代器进行访问。
• iterator是所有容器通用的访问方式，即所有容器的用法都是类似的。
• iterator的用法像指针一样，它的底层实现有可能就是用指针实现的，也有可能不是，具体要看容器本身。

八、增加字符的函数

1、类型

2、作用

• push_back是在string对象字符串的末尾添加一个字符。
• append是在string对象字符串的末尾添加一个字符串。
• +=运算符是在string对象字符串的末尾添加一个字符或字符串。
• 它们三个将改变字符串的实际大小size和容量空间，如果string对象字符串的容量空间不足，它们会自动对string对象字符串进行增容。

3、测试代码

void Test4()
{
	string s("snow");
	s.push_back('-');
	s.push_back('-');
	s.append("dragon");
	cout << s << endl;

	string str("coming");
	s += '@';
	s += str;
	s += "!!!";
	cout << s << endl;

	s.append(++str.begin(), --str.end());
	cout << s << endl;

	string copy1(++s.begin(), --s.end());
	cout << copy1 << endl;

	string copy2(s.begin() + 5, s.end() - 5);
	cout << copy2 << endl;
}
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4、运行结果

5、总结

• 在string尾部追加字符时，s.push_back( c ) / s.append(1, c) / s += 'c’三种实现方式是差不多的。
• 一般情况下string类的+=操作用的比较多，因为它不仅可以连接单个字符，还可以连接字符串。

九、c_str

1、类型

2、作用

c_str将调用它的string对象字符串转换为一个字符数组，该数组是以\0结尾的，最后返回指向这个数组的指针。

3、测试代码

void Test5()
{
	string name("snow");
	cout << name << endl;
	cout << name.c_str() << endl;

	name += '\0';
	name += "dragon";
	cout << name << endl;
	cout << name.c_str() << endl;

	cout << name.size() << endl;
	string copy = name;
	cout << copy << endl;

	cout << '\0' << endl;
	cout << "end" << endl;
}
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4、运行结果

5、总结

• string对象字符串的大小是由它的实际大小size决定的，当输出时，将输出到下标为size - 1时才结束，因为下标为size处的值为\0。
• 当输出string对象时，\0默认是不输出的。
• 常量字符串对象或用string对象转换为C类型的字符串时，字符串的结束标志是\0。

十、搜寻与截取

1、类型

2、作用

• find是在字符串中搜索其第一个形参，如果在string对象（字符串）中找到了，则返回开始匹配处的下标；当形参pos指定时，find只搜索字符串下标位置pos处和它之后的字符，pos之前的字符不搜寻；当搜索多个字符时，即find的第一个形参是个字符串时，在string对象中搜寻的序列需要和该形参整个序列都匹配才行。
• rfind与find类似，只是它从字符串的尾部开始搜寻，pos指定时和find的搜寻顺序相反。
• substr在调用它的对象的字符串中，从pos位置开始，截取len个字符，然后用截取到的字符序列创建一个string对象并将其返回。
• npos是一个静态成员常量值，是类型size_t的最大值。当它在字符串的成员函数中用作len（或 sublen）参数的值时，表示直到字符串结束为止。当它作为返回值时，通常用于表示没有找到匹配项。

3、测试代码

void DealUrl(const string& url)
{
	size_t pos1 = url.find("://");
	if (pos1 == string::npos)
	{
		cout << "非法url" << endl;
		return;
	}
	
	string protocol = url.substr(0, pos1);
	cout << protocol << endl;

	size_t pos2 = url.find('/', pos1 + 3);
	if (pos2 == string::npos)
	{
		cout << "非法url" << endl;
		return;
	}
	string domain = url.substr(pos1 + 3, pos2 - pos1 - 3);
	cout << domain << endl;

	string uri = url.substr(pos2 + 1);
	cout << uri << endl;
}

void Test6()
{
	string name("snow.dragon.happy.everyday");
	
	//输出前缀
	size_t pos = name.find('.');
	if (pos != string::npos)
	{
		string suff = name.substr(0, pos);
		cout << suff << endl;
	}

	//输出后缀
	pos = name.rfind('.');
	if (pos != string::npos)
	{
		string suff = name.substr(pos);
		cout << suff << endl;
	}

	string url1 = "https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/find/";
	cout << url1 << endl;
	DealUrl(url1);
}
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4、运行结果

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