C++必修：STL用法之string

  • 开发
  • 15

✨✨ 欢迎大家来到贝蒂大讲堂✨✨

🎈🎈养成好习惯，先赞后看哦~🎈🎈

所属专栏：C++学习
贝蒂的主页：Betty’s blog

1. C/C++中的字符串

1.1. C语言中的字符串

在 C 语言中，字符串是由字符组成的字符数组，以空字符 '\0' 作为结束标志。由于数组特点，字符串的大小在定义数组时就已经确定，无法更改。

	//数组大小为20
	char str[20] = "hello betty!\n";

当然我们可以通过动态内存分配来来解决这个问题，但无疑非常繁琐。

void Test1()
{
	char* str = NULL;
	int len = 0;
	// 初始分配一些内存
	str = (char*)malloc(10 * sizeof(char));
	if (str == NULL) {
		perror("malloc fail");
		return 1;
	}
	strcpy(str, "Hello");
	len = strlen(str);
	// 根据需要扩展字符串
	str = (char*)realloc(str, (len + 6) * sizeof(char));
	if (str == NULL) {
		perror("realloc fail");
		return 1;
	}
	strcat(str, " World");
	printf("%s\n", str);
	//最后释放内存
	free(str);
}

1.2. C++中的字符串

虽然C++兼容C语言，在C++中仍然可以使用C语言的字符串，但是C++自己实现了一个关于处理字符串的类–string,它提供了许多方便的操作和功能，使得字符串的处理更加安全和高效。下面是一个简单的string的使用:

void Test2()
{
	string str = "hello betty!";
	cout << str << endl;
	//改变第一个字符
	str[0]++;
	cout << str << endl;
	//在末尾添加一个字符
	str += 'e';
	cout << str << endl;
	//在末尾添加一个字符串
	str += " hello";
	cout << str << endl;
}

img

相较于C语言的字符串，C++的字符串明显方便的多。接下来我们将详细介绍C++string类的特点与用法。

2. string的接口

C++为我们提供了丰富的string接口，我们可以通过对象来调用，为了方便我们学习我们可以通过查询相关文档辅助–string类的接口介绍

img

2.1. string的迭代器

迭代器（Iterator）是一种用于遍历容器中元素的工具。它提供了一种统一的方式来访问容器中的元素，而无需关心容器的具体实现细节。对于我们迭代器，我们在使用时将其当做指针使用即可。

在string类中，我们就可以通过迭代器来访问其具体元素，并且也为我们提供了相应的调用函数。

2.1.1. begin()与end()函数

begin()与end()函数的使用方法具体如下：

  1. 函数声明：
  • iterator begin();
  • const_iterator begin() const;

  1. 作用：返回指向字符串第一个字符的迭代器。

  2. 返回值：普通对象返回iterator迭代器，const 对象返回const_iterator迭代器。

  1. 函数声明：
  • iterator end();
  • const_iterator end() const;
  1. 作用：返回指向字符串最后一个字符下一个位置的迭代器。
  2. 返回值：普通对象返回iterator迭代器，const 对象返回const_iterator迭代器。

begin()，end()具体指向情况如下图所示：

img

然后我们可以通过以下代码来演示效果：

void Test3()
{
	string s1 = "hello betty!";
	//普通迭代器
	string::iterator it = s1.begin();//指向第一个位置
	while (it != s1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	const string s2 = "hello betty!";//const对象
	//const 反向迭代器 不能改变字符串中的值
	string::const_iterator itt = s2.begin();//指向最后一个字符的下一个位置
	while (itt != s2.end())
	{
		cout << *itt << " ";
		++itt;
	}
}

img

2.1.2. rbegin()与rend()函数

rbegin()与rend()函数的使用方法具体如下：

  1. 函数声明：
  • reverse_iterator rbegin();
  • const_reverse_iterator rbegin() const;

  1. 作用：返回指向字符串最后一个字符位置（即其反向开头）的反向迭代器。

  2. 返回值：普通对象返回iterator迭代器，const 对象返回const_iterator迭代器。

  1. 函数声明：
  • reverse_iterator rend();
  • const_reverse_iterator rend() const;
  1. 作用：返回指向字符串第一个字符前面一个位置的反向迭代器。
  2. 返回值：普通对象返回iterator迭代器，const 对象返回const_iterator迭代器。

rbegin()，rend()具体指向情况如下图所示：

img

然后我们可以通过以下代码来演示效果：

void Test4()
{
	string s1 = "hello betty!";
	//普通反向迭代器
	string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();//指向最后一个字符位置
	while (rit != s1.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;
	const string s2 = "hello betty!";//const对象
	//const 反向迭代器 不能改变字符串中的值
	string::const_reverse_iterator ritt = s1.rbegin();//指向最后一个字符的位置
	while (ritt != s1.rend())
	{
		cout << *ritt << " ";
		++ritt;
	}
}

img

2.2. string的初始化与销毁

因为string是一个类，所以我们在初始化时肯定调用其构造函数初始化。以下就是我们常见初始化的接口：

img

  1. 第一个使我们的默认构造函数，不需要传参。
  2. 第二个使用的是拷贝构造来初始化。
  3. 第三个是使用一个string的某段区间初始化，其中pos是字符串下标，npos是指无符号整数的最大值。
  4. 第四个使用的是某个字符数组初始化。
  5. 第五个使用的是某个字符数组前n个字符来初始化
  6. 第六个使用的是n个c字符初始化。
  7. 第七个使用的是某段迭代器区间初始化。
  8. 最后也能通过赋值运算符重载初始化。

下面是具体的代码示例：

void Test5()
{
	//1. 使用我们的默认构造函数，不需要传参。
	string s1;
	s1 = "hello betty!";
	//2. 使用的是拷贝构造来初始化。
	string s2(s1);
	//3. 使用一个string的某段区间初始化，其中pos是字符串下标，npos是指无符号整数的最大值。
	string s3(s2, 1, 7);
	//4. 使用的是某个字符数组初始化。
	string s4("hello world!");
	//5. 使用的是某个字符数组前n个字符来初始化
	string s5("hello world!", 5);
	//6. 使用的是n个c字符初始化。
	string s6(7, 'a');
	//7. 使用的是某段迭代器区间初始化。
	string s7(s1.begin(), s1.end());
	//赋值运算符重载初始化
	string s8 = "hello betty!";
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	cout << s3 << endl;
	cout << s4 << endl;
	cout << s5 << endl;
	cout << s6 << endl;
	cout << s7 << endl;
	cout << s8 << endl;
}

img

而由于string是一个类，出了作用域会自动调用它的析构函数，所以不用显示调用。

2.3. string的容量操作

接下来我们将学习关于string类常见的容量操作：

函数名称 功能
size 返回字符串的有效长度
length 返回字符串的有效长度
capacity 返回字符串的容量大小
max_size 返回字符串的最大长度
clear 清空字符串
empty 检查是否为空串，是则返回ture，否则返回false
reserve 请求改变字符串的容量
resize 重新设置有效字符的数量，超过原来有效长度则用c字符填充
shrink_to_fit 收缩资字符串容量
2.3.1. 有效长度与容量大小

在string类中，我们可以通过size()，length()返回字符串的有效长度；capacity()返回字符串的容量，其具体效果如下图：

img

我们也可以通过代码来验证：

void Test6()
{
	string s("hello betty!");
	cout << s.size() << endl;//有效长度
	cout << s.length() << endl;//有效长度
	cout << s.capacity() << endl;//容量大小
	cout << s.max_size() << endl;//最大大小
}

img

其中有效长度size以及容量大小capacity不包括\0。而max_size返回字符串最大容量，不同平台下大小可能不一样。而在VS2022下大小为2147483647，也就是INT_MAX的大小。

接下来我们可以来探究一下string的扩容机制

void TestCapacity()
{
	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';
		}
	}
}

在VS2022编译器中，string大概是以1.5倍扩容，但是在g++编译器中却是2倍扩容。所以扩容倍数是

img

不确定的，具体由不同编译器决定。

img

最后我们来谈谈empty()函数，它主要用来判断字符串是否为空：

void TestEmpty()
{
	string s1("");//空串
	string s2("hello ");
	if (s1.empty())
	{
		cout << "s1为空串" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "s1不为空串" << endl;
	}
	if (s2.empty())
	{
		cout << "s2为空串" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "s2不为空串" << endl;
	}
}

img

2.3.2. 有效长度与容量操作

首先我们要介绍的就是clear()函数，他能清空字符串，也就是改变有效长度size，但不会改变容量capacity。

void TestClear()
{
	string s1("hello world!");
	cout <<"s1的有效长度为："<< s1.size() << endl;
	cout <<"s1的容量大小为："<< s1.capacity() << endl;
	s1.clear();
	cout << "s1的有效长度为：" << s1.size() << endl;
	cout << "s1的容量大小为：" << s1.capacity() << endl;
	if (s1.empty())
	{
		cout << "s1是空串" << endl;
	}
}

img

接下来我们将介绍两个可以改变容量的函数reserve，resize。它们之间不小的差别，首先它们的接口如下

img

我假设字符串原来有效长度为sz，那么如果n<sz，sz<n<capcity，n>capacity。两个函数的效果有何不同呢？

void Test8()
{
	string s1("hello world!");
	cout << "reserve测试：" << endl;
	cout << s1 << endl;
	cout << "s1的有效长度为：" << s1.size() << endl;
	cout << "s1的容量大小为：" << s1.capacity() << endl;
	s1.reserve(5);
	cout << s1 << endl;
	cout << "s1的有效长度为：" << s1.size() << endl;
	cout << "s1的容量大小为：" << s1.capacity() << endl;
	s1.reserve(13);
	cout << s1 << endl;
	cout << "s1的有效长度为：" << s1.size() << endl;
	cout << "s1的容量大小为：" << s1.capacity() << endl;
	s1.reserve(25);
	cout << s1 << endl;
	cout << "s1的有效长度为：" << s1.size() << endl;
	cout << "s1的容量大小为：" << s1.capacity() << endl;
	cout << endl;
	cout << "resize测试：" << endl;
	string s2("hello world!");
	cout << s2 << endl;
	cout << "s2的有效长度为：" << s2.size() << endl;
	cout << "s2的容量大小为：" << s2.capacity() << endl;
	s2.resize(5);
	cout << s2 << endl;
	cout << "s2的有效长度为：" << s2.size() << endl;
	cout << "s2的容量大小为：" << s2.capacity() << endl;
	s2.resize(10,'x');
	cout << s2 << endl;
	cout << "s2的有效长度为：" << s2.size() << endl;
	cout << "s2的容量大小为：" << s2.capacity() << endl;
	s2.resize(25, 'x');
	cout << s2 << endl;
	cout << "s2的有效长度为：" << s2.size() << endl;
	cout << "s2的容量大小为：" << s2.capacity() << endl;
}

img

通过上述实验，我们可以总结出以下规律：

  1. 当n<sz时，reserve并不会发生任何改变，resize会删除有效字符到指定大小。
  2. 当sz<n<capcity时，reserve并不会发生任何改变，resize会补充有效字符(默认为’\0)到指定大小。
  3. 当n>capacity时，reserve会发生扩容，resize会补充有效字符(默认为’\0)到指定大小。
  • 注意：不同平台下扩容效果可能会不同，但是这个规律是不会改变的。

最后我们来介绍一个C++11引入的一个可以缩容的函数shrink_to_fit**，**它的主要目的就是让有效长度size与容量capacity适配。

void Test9()
{
	string s1("hello world!");
	cout << s1 << endl;
	cout << "s1的有效长度为：" << s1.size() << endl;
	cout << "s1的容量大小为：" << s1.capacity() << endl;
	s1.reserve(100);//先扩容
	cout << "扩容后s1的有效长度为：" << s1.size() << endl;
	cout << "扩容后s1的容量大小为：" << s1.capacity() << endl;
	s1.shrink_to_fit();//再缩容
	cout << "缩容后s1的有效长度为：" << s1.size() << endl;
	cout << "缩容后s1的容量大小为：" << s1.capacity() << endl;
}

img

2.4. string的访问操作

接下来我们就来介绍string常见的访问函数：

函数名称 功能
operator[] 返回指定位置的字符，越界则报错
at 返回指定位置的字符，越界则抛异常
back 返回字符串最后一个字符(不是’\0’)
front 返回字符串第一个字符

首先是operator[]这个运算符重载与at函数，它们的功能类似都是返回指定下标字符，并且char*类型返回char*类型，const char*类型返回const char*类型。

img

void Test10()
{
	string s1("hello betty!");
	for (int i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		cout << s1[i] << " " ;
	}
	cout << endl;
	for (int i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		cout << s1.at(i) << " ";
	}
}

img

然后就是C++11引入的front与back函数，但实用性不是特别大，大家只需要了解。

img

void Test11()
{
	string s1("hello betty!");
	cout << s1.front() << endl;
	cout << s1.back() << endl;
}

img

2.5. string的修改操作

string关于修改的函数的接口都比较多，一一列举比较麻烦，这里我们只重点介绍常用的接口，剩下的大家具体使用时查官方文档即可。下面是常见的关于string修改的函数接口：

函数名称 功能
push_back 在字符串后追加字符
operator+= 在字符串后追加字符或字符串
append 在字符串后追加字符串
insert 在指定位置追加字符或者字符串
assign 使用指定字符串替换原字符串
replace 用新字符串替换原字符串指定区间
pop_back 删除字符串最后一个字符
erase 删除字符串指定部分
swap 交换两个字符串
2.5.1. 字符串的增加

首先我们来介绍字符串的增加操作，在末尾添加字符我们可以使用push_back，在末尾添加字符串我们可以使用append，而operator+=既可以在末尾添加字符，也可以添加字符串，insert可以在任意位置追加字符或者字符串。

void Test12()
{
	string s("hello betty!");
	//追加一个！
	s.push_back('!');
	cout << s << endl;
	s += '!';
	cout << s << endl;
	s.insert(0,1,'!');
	cout << s << endl;
	//追加一个字符串
	s.append("hello ");
	cout << s << endl;
	s+= "world!";
	cout << s << endl;
    //在下标0处追加字符串
	s.insert(0,"hello ");
	cout << s << endl;
}

img

当然append与insert的接口不止这些，下面是具体的的接口，需要时直接插文档即可

img

img

2.5.2. 字符串的替换

接下来我们来介绍两个字符串替换的函数assign以及replace，其中assign是直接替换掉原字符串，而replace是替换原字符串的某段区间。

void Test13()
{
	string s1("hello world!");
	string s2;
	//直接用s1替换s2
	s2.assign(s1);
	cout << s2 << endl;
	//用s1的某段区间替换s2
	s2.assign(s1, 6);
	cout << s2 << endl;
	string s3("i am betty!");
	//用s1替换掉2下标长度为2的区间
	s3.replace(2, 2, s1);
	cout << s3 << endl;
	//用字符数组前n个字符替换
	s3.replace(0, 2, "hhhh", 2);
	cout << s3 << endl;
}

img

当然assign与replace的接口不止这些，下面是具体的的接口，需要时直接插文档即可

img

img

2.5.3. 字符串的删除

字符串的删除有支持删除最后一个字符的pop_back，也有支持删除任意区间的erase。

void Test14()
{
	string s("hello betty!");
	//删除最后一个字符
	s.pop_back();
	cout << s << endl;
	//删除迭代器所指字符
	s.erase(s.begin());
	cout << s << endl;
	//删除0下标长度为3的一段区间
	s.erase(0, 3);
	cout << s << endl;
	//删除一段迭代器区间
	s.erase(s.begin(), s.end() - 2);
	cout << s << endl;
}

img

2.5.4. 字符串的交换

最后我们来介绍一个字符串的交换函数swap，这个swap函数与算法库中的swap函数并不相同，算法库中的swap函数将string中每个具体值都交换。而string中的swap函数实现的是指针交换，效率明显高的多。

img

void TestSwap()
{
	string s("hello betty!");
	string p("hello world!");
	cout << s << endl;
	cout << p << endl;
	s.swap(p);
	cout << s << endl;
	cout << p << endl;
}

img

2.6. string的其他操作

除了上面操作外，string还有一些格外补充操作，这里值挑几个常用的函数为大家介绍。·

函数名称 功能
c_str 返回C格式的字符串
substr 从字符串pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回
find 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
find_first_of 在原字符串中，从前往后找匹配串中第一个匹配的字符
find_last_of 在原字符串中，从后往前找匹配串中第一个匹配的字符
find_first_not_of 在原字符串中，从前往后找匹配串中第一个不匹配的字符
find_last_not_of 在原字符串中，从后往前找匹配串中第一个不匹配的字符
getline 获取一行字符串
operator<< 流提取重载
operator>> 流插入重载

首先是substr与find函数，这两个函数可以结合使用

void Test15()
{
	string s("hello betty!");
	//在字符串s中寻找b
	size_t pos = s.find('b');
	//从下标6开始截取长度为6的字符串
	string str = s.substr(pos, 6);
	cout << str << endl;
}

img

find_first_of，find_last_of，find_first_not_of与find_last_not_of的用法非常类似，我们就只以其中一种举例：

void Test16()
{
	string str("Please, replace the vowels in this sentence by asterisks.");
	//从str字符串中任意匹配aeiou
	size_t found = str.find_first_of("aeiou");
	//找不到返回npos
	while (found != string::npos)
	{
		str[found] = '*';
		//从下一个位置找
		found = str.find_first_of("aeiou", found + 1);
	}
	cout << str << endl;
}

img

这里是find与find_first_of详细的接口，大家可以根据实际需求参考使用

img

img

最后我们来介绍以下getline，它与流插入都是读取字符串，但是区别就是getline遇见空格不会停止，而流插入会。这区别和C语言中scanf与gets类似

img
img

阅读全部

相关推荐

  2. C++之STL整理（5）之string 用法（创建、赋值、增删查改）整理

    2024-07-20 20:36:02       34 阅读

  3. C++ STL sort用法

    2024-07-20 20:36:02       18 阅读

  4. C++ STL partition用法

    2024-07-20 20:36:02       15 阅读

  6. STL：string的常见用法

    2024-07-20 20:36:02       43 阅读

  8. C++之STL整理（3）之map 用法（创建、赋值、方法）整理

    2024-07-20 20:36:02       33 阅读

  9. C++之STL整理（4）之set 用法（创建、赋值、增删查改）详解

    2024-07-20 20:36:02       33 阅读

  10. # C++之STL整理（9）之list用法（创建、赋值、增删查改）详解

    2024-07-20 20:36:02       29 阅读

最近更新

  3. docker php8.1+nginx base 镜像 dockerfile 配置

    2024-07-20 20:36:02       52 阅读

  4. Could not load dynamic library ‘cudart64_100.dll‘

    2024-07-20 20:36:02       54 阅读

  9. 在Django里面运行非项目文件

    2024-07-20 20:36:02       45 阅读

  19. Python语言-面向对象

    2024-07-20 20:36:02       55 阅读

  20. 如何分清楚常见的 Git 分支管理策略Git Flow、GitHub Flow 和 GitLab Flow

    2024-07-20 20:36:02       50 阅读

热门阅读

  2. CentOS7中的yum命令不可用，网络不可达

    2024-07-20 20:36:02       14 阅读

  3. HTML5的离线存储

    2024-07-20 20:36:02       18 阅读

  6. 牛客周赛51：小红走矩阵（二分+bfs）

    2024-07-20 20:36:02       19 阅读

  7. 【柴油机故障诊断】基于斑马优化算法ZOA优化柴油机故障诊断附Matlab代码

    2024-07-20 20:36:02       15 阅读

  8. 设计模式--外观模式

    2024-07-20 20:36:02       16 阅读

  10. Kylin Cube Designer：数据洞察的魔法画布

    2024-07-20 20:36:02       15 阅读

  11. 实时采集音频数据并使用Qt + DeepFilter进行AI实时降噪

    2024-07-20 20:36:02       16 阅读

  15. opencv读写路径包含中文的文件

    2024-07-20 20:36:02       18 阅读

  18. 探索Web世界：WebKit的地理位置API

    2024-07-20 20:36:02       20 阅读

  19. OpenCV从基础到入门（基于python）

    2024-07-20 20:36:02       12 阅读

  24. 运维 | Linux 系统中 MySQL 的安装与使用记录

    2024-07-20 20:36:02       15 阅读

  29. GPT-4o 与 GPT-4o Mini：两者的区别和特点

    2024-07-20 20:36:02       16 阅读