【C++】string类初步介绍

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1. 为什么学习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。

1.2 推荐学习网站

string的学习离不开“看”，这里推荐两个网站：一个是：https://legacy.cplusplus.com/：

还有一个C++文档的官网是: https://en.cppreference.com/w/：

更喜欢第一个网站，这里面还有c的库。在之后的博客中也是以第一个网站。

2. 标准库中的string类

2.1 string类

在第一个网站里面直接搜索就会看到：

它是一个字符顺序表：

它底层也是模板是basic_string：

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<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

1. string类对象的常见构造

2.2.1 constructor

查看string类的Member functions：

点constructor就会看见7个构造函数：

其他的构造函数看说明就很简单了解，但是来看看substring (3) ，它当中的size_t len = npos是什么意思呢?

如果len这个参数给的超过了这个字符串从pos位置开始给的长度，举个例子：从pos位置开始，剩余的长度是10，那么它超过了10，有多少就给多少，直接取到结尾。
如果len超过了剩余的长度，或者给npos缺省参数，那么这个就是从pos位置开始,直接取到结尾，有多少就取多少。

点开来看看npos：
npos是string里面的一个静态成员常量。

为什么给的是负一就取到字符的结尾？size_t无符号整形这里虽然存的是-1，但底层存的是补码，无符号整形原码和补码是一样的，这里反而变成了整形的最大值，也就是2^32-1。

来实现一下：

#include<iostream>
using namespace std;

#include<string>
void test_string1()
{
	string s0;
	string s1("hello world");
	string s2(s1);
	string s3(s1, 5, 3);
	string s4(s1, 5, 10);
	string s5(s1, 5);

	cout << s0 << endl;
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	cout << s3 << endl;
	cout << s4 << endl;
	cout << s5 << endl;
}
int main()
{
	test_string1();

	return 0;
}

来看看s3：从第5个位置开始，那就是从空格开始，拷贝3个字符就是到o的位置。

2. string类对象的容量操作

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(),它的长度不包括\0。
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。

2.2.2 遍历string

那么要用什么样方式遍历呢？

2.2.2.1 下标加[]遍历

void test_string2()
{
	string s1("hello world");
	for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		cout << s1[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

string是私有的，不能拿到它的下标，想要获取它的长度，就用size，返回它有多少个字符。

std::string::operator[]这里模拟的是数组。
a[i]就相当于*a(a+i),就是返回它的第i个字符。

它的底层简单来实现一下：
获取pos位置那个字符

class string
{
public:
	char& operator[](size_t pos)
	{
		return _str[pos];
	}
private:
	char* _str;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};

来试试修改pos位置的字符：

void test_string2()
{
	string s1("hello world");
	for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		cout << s1[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		s1[i] ++;
	}
	cout << endl;

	for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		cout << s1[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

如果给的是const对象就不能修改。

2.2.2.2 迭代器（iterator）遍历

iterator是一个类型定义在string里面，所以它要指定类域，才能取到。

string::iterator it3 = s3.begin();
	while (it3 !=s3.end())
	{
		cout << *it3 << " ";
		++it3;
	}
	cout << endl;

迭代器行为像指针一样的类型对象，这个区间是一个左闭右开。

迭代器像指针，但不是指针，可以来一下它的类型。

用迭代器也可以实现string的修改：

it3 = s3.begin();
	while (it3 != s3.end())
	{
		 *it3-=3 ;
		++it3;
	}
	cout << endl;

这两种方式其实没有什么区别，那为什么会有迭代器呢？
迭代器是主流，它屏蔽了底层的细节，它才是容器的核心访问方式。链表不会用下标访问。
来看个例子：

#include<iostream>
using namespace std;

#include<string>
#include<vector>
#include<list>
void test_string2()
{
    vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);

	vector<int>::iterator it = v.begin();
	while (it != v.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

	list<int> lt;
	lt.push_back(1);
	lt.push_back(2);
	lt.push_back(3);
	lt.push_back(4);

	list<int>::iterator itt = lt.begin();
	while (itt != lt.end())
	{
		cout << *itt << " ";
		++itt;
	}
	cout << endl;
}

范围for
自动取容器中的数据，赋值给e，自动迭代，自动往后走，自动结束。

for (auto e : s3)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

范围for底层就是迭代器。

有问题请指出，大家一起进步！！！