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【c++】——string类

咸鱼爱编程 2024-06-05 00:00:03
简介【c++】——string类

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?码云一条咸鱼


参考手册cplusplus

?string类简介

C语言中,字符串是以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(面向对象编程),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。

标准库中的string类:

  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string头文件。

?string类的常用接口说明

?string类对象常见构造函数

  1. string() :构造空的string类对象,即空字符串。

  2. string(const char* s):用字符串来构造string类对象。

  3. string(size_t n, char c):string类对象中包含n个字符c。

  4. string(const string&s) :拷贝构造函数。

示例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string arr1;
	string arr2("abcdef");
	string arr3(10, 'c');
	string arr4(arr2);
	cout << arr1 << endl << arr2 << endl << arr3 << endl << arr4;
	return 0;
}

运行结果:
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?string类对象常见容量操作函数

size()返回字符串有效字符长度。

size_t size() const;

示例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string arr("apple");
	cout << arr.size() << endl;
	return 0;
}

运行结果:
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lenth()返回字符串有效字符长度。

size_t length() const;

示例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string arr("apple");
	cout << arr.length() << endl;
	return 0;
}

运行结果:

capacity()返回空间总大小。

size_t capacity() const;

示例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string arr("apple");
	cout << arr.capacity() << endl;
	return 0;
}

运行结果:

empty()检测字符串是否为空串,是返回true,否则返回false。

bool empty() const;

示例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string arr1("apple");
	string arr2;
	if (arr1.empty())
		cout << "arr1 empty" << endl;
	else
		cout << "arr1 not empty" << endl;
	if (arr2.empty())
		cout << "arr2 empty" << endl;
	else
		cout << "arr2 not empty" << endl;
	return 0;
}

运行结果:
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clear()清空有效字符。

void clear();

示例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string arr1("apple");
	cout << "begin : " << arr1 << endl;
	arr1.clear();
	cout << "end : " << arr1 << endl;
	return 0;
}

运行结果:
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reserve()为字符串开辟空间。

void reserve (size_t n = 0);

示例:

int main()
{
	string arr1("apple");
	cout << arr1.capacity() << endl;
	arr1.reserve(arr1.capacity() * 2);
	cout << arr1.capacity() << endl;
	return 0;
}

运行结果:
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resize()将有效字符的个数改成n个,多出的空间用字符c填充。

void resize (size_t n); 
void resize (size_t n, char c);

示例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string arr1("apple");
	cout << arr1.capacity() << endl;
	arr1.resize(arr1.capacity() * 2, 'X');
	cout << arr1.capacity() << endl << arr1 << endl;
	arr1.resize(arr1.capacity() / 2);
	cout << arr1.capacity() << endl << arr1 << endl;
	return 0;
}

运行结果:
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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. reserve(size_t n = 0)函数为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。

  4. 当resize函数的n小于原来的有效字符个数时,resize会保留n个有效字符然后再后面加上/0,不会改变capacity的大小。当n大于原来的有效字符个数时,resize会在未初始化的空间上进行初始化,如果传了字符c就用c初始化,没有传就用初始化,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。

?string类对象访问及遍历操作函数

operator[]()返回pos位置的字符

	  char& operator[] (size_t pos);
const char& operator[] (size_t pos) const;

begin()获取一个字符的迭代器。

      iterator begin();
const_iterator begin() const;

end()获取最后一个字符下一个位置的迭代器。

      iterator end();
const_iterator end() const;

rbegin()获取最后一个字符的迭代器。

      reverse_iterator rbegin();
const_reverse_iterator rbegin() const;

rend()获取第一个字符的前一个位置的迭代器。

      reverse_iterator rend();
const_reverse_iterator rend() const;

tips :

  1. operator[]的使用我们通常直接使用[]的形式,如下代码两种形式都可以:
string s1("apple");
for (int i = 0; i < s1.size(); i++)
{
	cout << s1[i] << ' ';
}
cout << endl;
	
for (int i = 0; i < s1.size(); i++)
{
	cout << s1.operator[](i) << ' ';
}
cout << endl;
  1. 迭代器的begin-endrbegin-rend都是左闭右开的集合。
  2. 有迭代器的加持,在c++11中支持更简洁的范围for的新遍历方式,如下代码:
string s1("apple");
	for (auto e : s1)
		cout << e << ' ';
	cout << endl;

示例代码:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("hello world");
	cout << "operator[] : ";
	for (int i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		cout << s1[i];
	}
	cout << endl;

	cout << "begin : ";
	for (string::iterator bg = s1.begin(); bg != s1.end(); bg++)
	{
		cout << *bg;
	}
	cout << endl;

	cout << "rbegin : ";
	for (string::reverse_iterator rbg = s1.rbegin(); rbg != s1.rend(); rbg++)
	{
		cout << *rbg;
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

运行结果:
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?string类对象修改操作函数

push_back()在字符串尾插字符c

void push_back (char c);

append()在字符串后追加一个字符串str。

string& append (const string& str);
//追加字符串str从下标subpos位置开始的sublen个字符
string& append (const string& str, size_t subpos, size_t sublen);
string& append (const char* s);
//追加字符串s从下标0开始n个字符
string& append (const char* s, size_t n);
//追加n个c字符
string& append (size_t n, char c);
template <class InputIterator>
string& append (InputIterator first, InputIterator last);

operator+=在字符串后追加字符串。

string& operator+= (const string& str);
string& operator+= (const char* s);
string& operator+= (char c);

tips:s1 += "bear"s1.operator+=("bear")两种用法都可以,直接用+=更加便捷。

c_str()返回C格式字符串。

const char* c_str() const;

find()从字符串pos位置开始往后找字符c或字符串,返回该字符在字符串中的位置。没有则返回npos(-1)。

size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;
size_t find (const char* s, size_t pos = 0) const;
//从pos位置开始查找字符串s的前n个字符。
size_t find (const char* s, size_t pos, size_t n) const;
size_t find (char c, size_t pos = 0) const;

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。没有则返回npos(-1)。

size_t rfind (const string& str, size_t pos = npos) const;
size_t rfind (const char* s, size_t pos = npos) const;
//从pos位置开始查找字符串s的前n个字符。
size_t rfind (const char* s, size_t pos, size_t n) const;
size_t rfind (char c, size_t pos = npos) const;

substr()在str中从pos位置开始,截取n个字符,然后将其返回。

string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;

注意:

  • 当len大于str中pos位置后面剩余的字符时,那么就截取后面所有的字符。
  • 当不给len传参时,默认截取pos后面所有的字符。

示例代码:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("apple");
	s1.push_back('T');
	cout << s1 << endl;
	s1.append("abcd", 0, 4);
	cout << s1 << endl;
	s1 += "XXX";
	cout << s1 << endl;
	int ret1 = s1.find('T', 0);
	cout << ret1 << endl;
	int ret2 = s1.rfind('T', 12);
	cout << ret2 << endl;
	cout << s1.substr(5, 5) << endl;
	cout << s1.c_str() << endl;
	return 0;
}

运行结果:
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?string类非成员函数

operator+将lhs和rhs组合成一个字符串。

string operator+ (const string& lhs, const string& rhs);
string operator+ (const string& lhs, const char*   rhs);
string operator+ (const char*   lhs, const string& rhs);
string operator+ (const string& lhs, char          rhs);
string operator+ (char          lhs, const string& rhs);

示例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string s1("apple");
	string s2("bear");
	cout << s1 + s2 << endl;
	cout << operator+(s1, s2) << endl;
	return 0;
}

运行结果:
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注意:尽量少用,因为传值返回,导致深拷贝效率低。

opereator>>输入运算符重载。

istream& operator>> (istream& is, string& str);

operator<<输出运算符重载。

ostream& operator<< (ostream& os, const string& str);

getline获取一行字符串(遇空格不结束)。

istream& getline (istream& is, string& str, char delim);
istream& getline (istream& is, string& str);

relational operators大小比较。

(1)
bool operator== (const string& lhs, const string& rhs);
bool operator== (const char*   lhs, const string& rhs);
bool operator== (const string& lhs, const char*   rhs);
(2)	
bool operator!= (const string& lhs, const string& rhs);
bool operator!= (const char*   lhs, const string& rhs);
bool operator!= (const string& lhs, const char*   rhs);
(3)	
bool operator<  (const string& lhs, const string& rhs);
bool operator<  (const char*   lhs, const string& rhs);
bool operator<  (const string& lhs, const char*   rhs);
(4)	
bool operator<= (const string& lhs, const string& rhs);
bool operator<= (const char*   lhs, const string& rhs);
bool operator<= (const string& lhs, const char*   rhs);
(5)	
bool operator>  (const string& lhs, const string& rhs);
bool operator>  (const char*   lhs, const string& rhs);
bool operator>  (const string& lhs, const char*   rhs);
(6)	
bool operator>= (const string& lhs, const string& rhs);
bool operator>= (const char*   lhs, const string& rhs);
bool operator>= (const string& lhs, const char*   rhs);

string类的接口众多,并不需要全都记住,我们只需要记得会用一些常见接口即可,有必要时可以直接去查看官方文档。

?深浅拷贝问题

浅拷贝:

也称位拷贝,编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源,最后就会导致多个对象共享同一份资源,当一个对象销毁时就会将该资源释放掉,而此时另一些对象不知道该资源已经被释放,以为还有效,所以当继续对资源进项操作时,就会发生发生了访问违规。

深拷贝:

深拷贝就是为了解决浅拷贝带来的问题,如果一个类中涉及到资源的管理,其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出,一般情况都是按照深拷贝方式提供。

示例:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
class mystring
{
public:
	mystring(const char* str = "")
	{
		if (str == nullptr)
		{
			_ptr = nullptr;
		}
		_ptr = new char[strlen(str) + 1];
		strcpy(_ptr, str);
	}
	~mystring()
	{
		if (_ptr)
		{
			delete[] _ptr;
			_ptr = nullptr;
		}
	}

private:
	char* _ptr;
};

int main()
{
	mystring s1("apple");
	mystring s2(s1);
	return 0;
}

如上代码,因为没有显示定义拷贝构造,默认的拷贝构造函数为浅拷贝,所以在析构时会出现内存泄漏。
运行结果:
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因此,我们需要显示定义拷贝构造函数进行深拷贝,如下代码:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class mystring
{
public:
	mystring(const char* str = "")
	{
		if (str == nullptr)
		{
			_ptr = nullptr;
		}
		_ptr = new char[strlen(str) + 1];
		strcpy(_ptr, str);
	}
	mystring(const mystring& s)
		:_ptr(new char[strlen(s._ptr) + 1])
	{
		strcpy(_ptr, s._ptr);
	}
	~mystring()
	{
		if (_ptr)
		{
			delete[] _ptr;
			_ptr = nullptr;
		}
	}

private:
	char* _ptr;
};

int main()
{
	mystring s1("apple");
	mystring s2(s1);
	return 0;
}

运行结果:
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?string类模拟实现

简单模拟string类的功能,封装出一个自己的string类。

mystring.h:


#pragma once
#include <iostream>
#include <assert.h>

using namespace std;
namespace wzh {
	class mystring
	{
	private:
		friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const wzh::mystring& s);
	public:
		typedef char* iterator;
	public:
		mystring(const char* str = "");
		mystring(const mystring& s);
		~mystring();
		void swap(mystring& s);
		mystring& operator=(mystring& s);
		iterator begin();
		iterator end();

		char& operator[](size_t index);
		const char& operator[](size_t index) const;

		size_t size() const;
		size_t capacity() const;
		bool empty() const;
		void clear();
		void push_back(char c);
		mystring& operator+=(char c);
		mystring& operator+=(const char* str);
		void append(const char* str);
		void resize(size_t newsize, char c = '');
		void reserve(size_t newcapacity);
		
		bool operator<(const mystring& s);
		bool operator<=(const mystring& s);
		bool operator>(const mystring& s);
		bool operator>=(const mystring& s);
		bool operator==(const mystring& s);
		bool operator!=(const mystring& s);

		size_t find(char c, size_t pos = 0) const;
		size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const;

		mystring& insert(size_t pos, char c);
		mystring& insert(size_t pos, const char* str);
		mystring& erase(size_t pos, size_t len);

	private:
		char* _str;
		size_t _size;
		size_t _capacity;
	};
}


mystring.cpp:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "mystring.h"
wzh::mystring::mystring(const char* str) //缺省函数声明处写,定义不需要写
{
	_size = strlen(str);
	_capacity = _size;
	_str = new char[_capacity + 1];
	strcpy(_str, str);
}

wzh::mystring::mystring(const mystring& s)
	:_size(0)
	,_capacity(0)
	,_str(nullptr)
{
	mystring tmp(s._str);
	swap(tmp);
}

void wzh::mystring::swap(mystring& s)
{
	std::swap(_str, s._str);
	std::swap(_size, s._size);
	std::swap(_capacity, s._capacity);
}

wzh::mystring::~mystring()
{
	if (_str)
	{
		delete[] _str;
		_str = nullptr;
	}
	_size = _capacity = 0;
}

wzh::mystring& wzh::mystring::operator=(mystring& s)
{
	swap(s);
	return *this;
}

wzh::mystring::iterator wzh::mystring::begin()
{
	return _str;
}

wzh::mystring::iterator wzh::mystring::end()
{
	return _str + _size;
}

void wzh::mystring::resize(size_t newsize, char c)
{
	if (newsize > _size)
	{
		if (newsize > _capacity)
		{
			reserve(newsize);
		}
		memset(_str + _size, c, newsize - _size);
	}
	_size = newsize;
	_str[newsize] = '';
}

void wzh::mystring::reserve(size_t newcapacity)
{
	if (newcapacity > _capacity)
	{
		char* str = new char[newcapacity + 1];
		strcpy(str, _str);
		delete[] _str;
		_str = str;
		_capacity = newcapacity;
	}
}

void wzh::mystring::push_back(char c)
{
	if (_size == _capacity) reserve(_capacity * 2);
	_str[_size++] = c;
	_str[_size] = '';
}

wzh::mystring& wzh::mystring::operator+=(char c)
{
	push_back(c);
	return *this;
}

wzh::mystring& wzh::mystring::operator+=(const char* str)
{
	append(str);
	return *this;
}


bool wzh::mystring::empty() const
{
	return _size == 0;
}

size_t wzh::mystring::capacity() const
{
	return _capacity;
}

size_t wzh::mystring::size() const
{
	return _size;
}

char& wzh::mystring::operator[](size_t index)
{
	assert(index < _size);
	return _str[index];
}

const char& wzh::mystring::operator[](size_t index) const
{
	assert(index < _size);
	return _str[index];
}


void wzh::mystring::append(const char* str)
{
	for (int i = 0; i < strlen(str); i++)
		push_back(str[i]);
}

void wzh::mystring::clear()
{
	_size = 0;
	_str[_size] = '';
}

bool wzh::mystring::operator<(const mystring& s)
{
	if (_size < s.size()) return true;
	if (_size > s.size()) return false;
	for (int i = 0; i < _size; i++)
	{
		if (_str[i] > s[i]) return false;
		if (_str[i] < s[i]) return true;
	}
	return false;
}

bool wzh::mystring::operator==(const mystring& s)
{
	if (_size != s.size()) return false;
	for (int i = 0; i < _size; i++)
	{
		if (_str[i] != s[i]) return false;
	}
	return true;
}


bool wzh::mystring::operator<=(const mystring& s)
{
	return *this < s || *this == s;
}

bool wzh::mystring::operator>(const mystring& s)
{
	return !(*this <= s);
}

bool wzh::mystring::operator>=(const mystring& s)
{
	return *this > s || *this == s;
}

bool wzh::mystring::operator!=(const mystring& s)
{
	return !(*this == s);
}

ostream& wzh::operator<<(ostream& _cout, const wzh::mystring& s)
{
	for (int i = 0; i < s.size(); i++)
		_cout << s[i];
	return _cout;
}


size_t wzh::mystring::find(char c, size_t pos) const
{
	assert(pos >= 0 && pos < _size);
	for (int i = pos; i < _size; i++)
	{
		if (_str[i] == c) return i;
	}
	return -1;
}

size_t wzh::mystring::find(const char* s, size_t pos) const
{
	assert(pos >= 0 && pos < _size);
	int tmp = 0, ti = 0;
	for (int i = pos; i < _size; i++)
	{
		ti = i;
		tmp = 0;
		while (s[tmp] == _str[ti] && tmp < strlen(s) && ti < _size)
		{
			tmp++;
			ti++;
		}
		if (tmp == strlen(s)) return i;
	}
	return -1;
}

wzh::mystring& wzh::mystring::insert(size_t pos, char c)
{
	assert(pos >= 0 && pos < _size);
	if (_size >= _capacity) reserve(_capacity * 2);
	memmove(_str + pos + 1, _str + pos, sizeof(char));
	_str[pos] = c;
	_size++;
	return *this;
}

wzh::mystring& wzh::mystring::insert(size_t pos, const char* str)
{
	assert(pos >= 0 && pos < _size);
	if (_capacity - _size < strlen(str)) reserve(_capacity + strlen(str));
	memcpy(_str + pos + strlen(str), _str + pos, sizeof(char) * (_size - pos));
	memcpy(_str + pos, str, sizeof(char) * strlen(str));
	/*for (int i = 0; i < strlen(str); i++)
		_str[pos++] = str[i];*/
	_size += strlen(str);
	return *this;
}

wzh::mystring& wzh::mystring::erase(size_t pos, size_t len)
{
	assert(pos >= 0 && pos < _size);
	if (pos + len < _size)
	{
		memcpy(_str + pos, _str + pos + len, sizeof(char) * (_size - pos - len));
		_size -= len;
	}
	else
	{
		_str[pos] = '';
		_size = pos;
	}
	return *this;
}

test.cpp:

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "mystring.h"
//using namespace wzh;
int main()
{
	wzh::mystring s1("apple");
	wzh::mystring s2(s1);
	wzh::mystring s3;
	wzh::mystring::iterator it = s1.begin();

	while (it != s1.end())
	{
		cout << *it++ << ' ';
	}
	cout << endl;
	s1.push_back('x');
	cout << s1 << endl;
	s1.append("bear");
	cout << s1 << endl;
	s1 += "KKK";
	cout << s1 << endl;
	for (auto e : s1)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;
	cout << s1.insert(0, 'p') << endl;
	cout << s1.insert(3, "TTT") << endl;
	cout << s1.erase(0, 1) << endl;
	cout << s1.erase(2, 1) << endl;
	cout << s1.insert(0, "YYY") << endl;
	return 0;
}

?总结

本篇博客对c++的string类和string类的一些接口进行了介绍,并且对string类的一些接口也进行模拟实现,string类的接口繁多且冗余,我们只需要将一些常用的接口记住就行,在遇到不会的或者记得模糊的接口我们可以去查看文档,cplusplus网页文档放在了文章的开篇处,供大家查询。大家如果觉得有帮助的话,就点个赞呗!
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风语者!平时喜欢研究各种技术,目前在从事后端开发工作,热爱生活、热爱工作。