C++STL标准模板库——String类

系统管理员 2022-11-10 16:05 475阅读 0赞

C++STL标准模板库——String类

  • 一、STL简介
    • 1.1 什么是STL？
    • 1.2 STL的六大组件
  • 二、string类
    • 2.1 为什么学习string？
    • 2.2 标准库中的string类
    • 2.3 string类对象的常见构造
    • 2.4 string类对象的容量操作
      • 总结
    • 2.5 string类对象的访问及遍历操作
      • <1> operator[]
      • <2> 迭代器
    • 2.6 string类对象的修改操作
      • <1> 在字符串后尾插字符
      • <2> 字符串查找
    • 2.7 string类的非成员函数

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一、STL简介

1.1 什么是STL？

STL(standard template libaray-标准模板库)：是C++标准库的重要组成部分 ，不仅是一个可复用的组件库，而且是一个包罗数据结构与算法的软件框架。

1.2 STL的六大组件

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二、string类

2.1 为什么学习string？

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 。

在OJ中，有关字符串的题目基本以string类的形式出现，而且在常规工作中，为了简单、方便、快捷，基本都使用string类，很少有人去使用C库中的字符串操作函数 。

2.2 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_stringstring;
  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;

2.3 string类对象的常见构造


























构造函数名称 功能说明
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

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2.4 string类对象的容量操作






































函数名称 功能说明
size(重点) 构造空的string类对象，即空字符串
length 用C-string来构造string类对象
capacity string类对象中包含n个字符c
empty(重点) 拷贝构造函数
clear(重点) 清空有效字符
reserve(重点) 为字符串预留空间
resize(重点) 将有效字符的个数改成n个，多出的空间用字符c填充 
  1. void TestString1()
  2. {
  4.     string s("hello");
  5.     cout << s.size() << endl;    //返回字符串中的有效字符，不包含'\0'
  6.     cout << s.length() << endl;    //等同于size，但是通常不用length求有效字符
  7.     cout << s.capacity() << endl;    //返回空间总大小，同样不包含'\0'
  8.     cout << s << endl;    //string类对象支持cin输入和cout打印
  10.     // 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
  11.     s.clear();
  12.     cout << s.size() << endl;    
  13.     cout << s.capacity() << endl;
  15.     // 将s中有效字符个数增加到10个，多出位置用'a'进行填充
  16.     // “aaaaaaaaaa”
  17.     s.resize(10, 'a');
  18.     cout << s.size() << endl;
  19.     cout << s.capacity() << endl;
  21.     // 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
  22.     // "aaaaaaaaaa\0\0\0\0\0"
  23.     // 注意此时s中有效字符个数已经增加到15个
  24.     s.resize(15);
  25.     cout << s.size() << endl;
  26.     cout << s.capacity() << endl;
  27.     cout << s << endl;
  29.     // 将s中有效字符个数缩小到5个
  30.     s.resize(5);
  31.     cout << s.size() << endl;
  32.     cout << s.capacity() << endl;
  33.     cout << s << endl;
  35. }

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假设不指定空间大小则每次都会扩容，带来计算开销

  1. // 利用reserve提高插入数据的效率，避免增容带来的开销
  2. void TestPushBack()
  3. {
  5.     string s;
  6.     size_t sz = s.capacity();
  7.     cout << s.capacity() << endl;
  8.     cout << "making s grow:\n";
  9.     for (int i = 0; i < 100; ++i)
  10.     {
  12.         s.push_back('c');
  13.         //查看扩容了几次
  14.         if (sz != s.capacity())
  15.         {
  17.             sz = s.capacity();
  18.             cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
  19.         }
  20.     }
  21. }

在这里插入图片描述

reserve的应用场景是为了解决string的增容缺陷，假设我们已经知道要开辟多大空间时，可以直接指定空间大小，避免增容带来的开销

  1. // 利用reserve提高插入数据的效率，避免增容带来的开销
  2. void TestPushBackReserve()
  3. {
  5.     string s;
  6.     s.reserve(100);
  7.     size_t sz = s.capacity();
  8.     cout << s.capacity() << endl;
  9.     cout << "making s grow:\n";
  10.     for (int i = 0; i < 100; ++i)
  11.     {
  13.         s.push_back('c');
  14.         //查看扩容了几次
  15.         if (sz != s.capacity())
  16.         {
  18.             sz = s.capacity();
  19.             cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
  20.         }
  21.     }
  22. }

在这里插入图片描述

使用reserve注意以下问题

  1. void TestString3()
  2. {
  4.     string s;
  5.     // 测试reserve是否会改变string中有效元素个数
  6.     s.reserve(100);
  7.     cout << s.size() << endl;
  8.     cout << s.capacity() << endl;
  9.     // 测试reserve参数小于string的底层空间大小时，是否会将空间缩小
  10.     s.reserve(50);
  11.     cout << s.size() << endl;
  12.     cout << s.capacity() << endl;
  13. }

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总结

  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. 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。
  5. reserve和resize的区别是，reserve只增容不改变有效元素个数，resize即改变容量空间又对容量空间初始化。

2.5 string类对象的访问及遍历操作


























函数名称 功能说明
operator[] 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

<1> operator[]

  1. void TestStringOperator1()
  2. {
  4.     string s1("hello world");
  5.     cout << s1 << endl;
  6.     s1[0] = 'H';
  7.     cout << s1 << endl;
  9.     const string s2("hello c++");
  10.     // s2[0] = 'h'; 代码编译失败，因为const类型对象不能修改
  11. }

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<2> 迭代器

对于迭代器，我们暂时可以将其看成指针

  1. //迭代器
  2. void TestStringIterator()
  3. {
  5.     string s("hello world");
  6.     //三种遍历方式：
  7.     //以下三种方式除遍历string外还可修改string中的字符
  8.     //第一种使用较多
  9.     //1.for+operator[]
  10.     cout << "for+operator[]" << endl;
  11.     for (size_t i = 0; i < s.size() - 1; ++i)
  12.     {
  14.         cout << s[i] << " "<< endl;
  15.     }
  16.     //2.正向迭代器
  17.     cout << "2.正向迭代器" << endl;
  18.     string::iterator it = s.begin();
  19.     while (it != s.end())
  20.     {
  22.         cout << *it << endl;
  23.         ++it;
  24.     }
  25.     //2.反向迭代器
  26.     cout << "2.反向迭代器"<<endl;
  27.     string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
  28.     while (rit != s.rend())
  29.     {
  31.         cout << *rit << endl;
  32.         ++rit;
  33.     }
  34.     //3.范围for
  35.     cout << "3.范围for" << endl;
  36.     for (auto ch : s)
  37.     {
  39.         cout << ch << endl;
  40.     }

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2.6 string类对象的修改操作






































函数名称 功能说明
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

<1> 在字符串后尾插字符

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<2> 字符串查找

  1. //找文件尾
  2. void TestStringFind()
  3. {
  5.     string s = "hello world";
  6.     s.push_back('!');    //字符串后尾插字符
  7.     cout << s << endl;
  8.     s.append("HELLO");    //字符串后追加字符串
  9.     cout << s << endl;
  10.     s += 'W';            //+=追加字符
  11.     cout << s << endl;
  12.     s += "ORLD";        //+=追加字符串
  13.     cout << s << endl;
  14.     s += s;                //追加string对象
  15.     cout << s << endl;
  18.     string file1("string.cpp");
  19.     string file4("string.c.tar.zip");
  21.     //substr第二个参数可以不写，从前往后找
  22.     size_t pos = file1.find('.');
  23.     if (pos != string::npos)
  24.     {
  26.         cout << file1.substr(pos, file1.size() - pos) << endl;
  27.     }
  29.     //rfind从后往前找
  30.     size_t pos4 = file4.rfind('.');
  31.     if (pos4 != string::npos)
  32.     {
  34.         cout << file4.substr(pos4) << endl;
  35.     }
  37.     //分割域名
  38.     string url = "http://cplusplus.com/reference/string/string/find/";
  39.     cout << url << endl;
  40.     size_t pos5 = url.find(':');    //第一个冒号分割http
  41.     if (pos5 != string::npos)
  42.     {
  44.         cout << url.substr(0, pos5) << endl;
  45.     }
  47.     size_t pos6 = url.find('/', pos5 + 3);    //pos5+3:c  pos6:/
  48.     if (pos6 != string::npos)                //分割网址cplusplus.com
  49.     {
  51.         cout << url.substr(pos5 + 3, pos6 - (pos5 + 3)) << endl;
  52.     }
  54.     cout << url.substr(pos6 + 1, string::npos) << endl;
  55.     //删除http
  56.     string copy = url;
  57.     cout << copy.erase(0, pos5 + 3) << endl;
  59. }

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在这里插入图片描述

注意：

  1. 在string尾部追加字符时，s.push_back© / 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。

2.7 string类的非成员函数






























函数 功能说明
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

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