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【C++】string类 - 库中的常见使用

news 2025/9/10 12:46:21

作者主页：lightqjx

本文专栏：C++

前言（简单了解STL）

一、为什么要学习string类

二、 string类的简介

三、string的库中常见使用

1. 常见构造函数

2. 对容量的操作

3. 访问及遍历操作

（1）常见操作

（2）string的迭代器

4. string类对象的增加操作

5. 对string对象进行查找

6. string类非成员函数

四、总结

前言（简单了解STL）

概念

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。

发展

STL最初是惠普实验室完成的，这是原始版本（HP版本），HP版本是所有STL实现版本的始祖；后来继承自HP版本，又出现了P. J. 版本、RW版本、SGI版本。

其中的需要注意的是SGI版本：需要由Silicon Graphics Computer Systems，Inc公司开发，继承自HP版本。被GCC(Linux)采用，可移植性好，可公开、修改甚至贩卖，从命名风格和编程风格上看，阅读性非常高。所以后面文章学习STL要阅读的部分源代码，主要参考的就是这个版本。

STL的六大组件

参照下图：

所以接下来关于string的学习，其实就是对容器的第一步学习，也是对STL的第一步学习。

缺陷（简单了解）

STL库的更新太慢了。这个得严重吐槽，上一版靠谱是C++98，中间的C++03基本一些修订。C++11出来已经相隔了13年，STL才进一步更新。
STL现在都没有支持线程安全。并发环境下需要我们自己加锁。且锁的粒度是比较大的。
STL极度的追求效率，导致内部比较复杂。比如类型萃取，迭代器萃取。
STL的使用会有代码膨胀的问题，比如使用vector/vector/vector这样会生成多份代码，当然这是模板语法本身导致的。

接下来，开始进入正题：认识string类并学习string类的常见使用。

一、为什么要学习string类

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（如strlen、strcpy等等），但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合面向对象编程（Object Oriented Programming，简称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题型中，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。

二、 string类的简介

文档查阅链接：string - C++ Reference

如图是在文档中对string的部分介绍。简单总结一下就是：

string是一个类，表示字符串的字符串类
该类的接口与常规容器的接口基本相同，添加了一些专门用来操作string的常规操作。
string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator> string;
不能操作多字节或者变长字符的序列。
在使用string类时，必须包含头文件：#include<string>以及使用命名空间：using namespace std;

三、string的库中常见使用

string类中的可以使用的函数有许多，本次的使用讲解只是将库中常见使用进行列举，来逐渐掌握string的使用。

1. 常见构造函数

库中的构造函数有：

其中的所有函数在文当中都有解释，链接为：string::string - C++ Reference

现在来看看string类的实例化，测试代码：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;void test1()
{string s1; //  默认构造函数：string();string s2("Hello world"); // 用C字符串来构造string类对象string s3(s2); // 拷贝构造string s4(10, 'x'); // string类对象中包含10个字符xstring s5("Hello world", 4); // 复制"Hello world"的前4个string s6(s2, 4, 3); // 复制s2对象的下标为4的位置开始的后面3个字符// 复制s2对象的下标为3的位置开始的后面100个字符，此时s2长度不够，// 则会使用缺省参数npos = -1，将剩余的字符全部拷贝string s7(s2, 3, 100);cout << "s1:" << s1 << endl;cout << "s2:" << s2 << endl;cout << "s3:" << s3 << endl;cout << "s4:" << s4 << endl;cout << "s5:" << s5 << endl;cout << "s6:" << s6 << endl;cout << "s7:" << s7 << endl;
}
int main()
{test1();return 0;
}

除此之外，还可以使用赋值运算符重载来实例化：

链接：string::operator= - C++ Reference

它可以使用string对象，C字符串，和字符来进行赋值：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
void test2()
{string s1("Hello world");string s2;s2 = s1;cout << s2 << endl; // string& operator= (const string& str);s2 = "abcdefg";cout << s2 << endl; // string& operator= (const char* s);s2 = 'x';cout << s2 << endl; // string& operator= (char c);}int main()
{test2();return 0;
}

2. 对容量的操作

在库中常见对容量的操作如下：

对于size、length、capacity，都是没参数的，且都只有一个函数，使用时需要注意：

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()。
clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小（即：capacity不会变）。

使用代码如下：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
void test3()
{string s1("Hello world");cout << "s1 :"<< s1 << endl;cout << "s1.size():" << s1.size() << endl;cout << "s1.length():" << s1.length() << endl;cout << "s1.capacity():" << s1.capacity() << endl;s1.clear();cout << "-----------执行s1.clear()后-------------" << endl;cout << "s1 :" << s1 << endl;cout << "s1.size():" << s1.size() << endl;cout << "s1.length():" << s1.length() << endl;cout << "s1.capacity():" << s1.capacity() << endl;
}
int main()
{test3();return 0;
}

对empty和clear进行测试：

使用：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
void test4()
{string s1("Hello world");cout << "s1：" << s1 << endl;cout << "s1.size():" << s1.size() << endl;cout << "s1.capacity():" << s1.capacity() << endl;cout << "s1.empty()：" << s1.empty() << endl;s1.clear();// 清除s1中的数据，但容量不变cout << "s1：" <<s1 << endl;cout << "s1.size():" << s1.size() << endl;cout << "s1.capacity():" << s1.capacity() << endl;cout << "s1.empty()：" << s1.empty() << endl;
}
int main()
{test4();return 0;
}

对于resize，有多个函数，来看库中：

其中，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。

使用代码如下：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
void test5()
{string s1("Hello world");cout << "s1：" << s1 << endl;cout << "s1.size():" << s1.size() << endl;cout << "s1.capacity():" << s1.capacity() << endl << endl;s1.resize(5);//n比当前长度小cout << "s1：" << s1 << endl;cout << "s1.size():" << s1.size() << endl;cout << "s1.capacity():" << s1.capacity() << endl << endl;s1.resize(10, 'x');//n比当前长度大，并且指定字符xcout << "s1：" << s1 << endl;cout << "s1.size():" << s1.size() << endl;cout << "s1.capacity():" << s1.capacity() << endl << endl;s1.resize(100);//n比当前长度大，不指定字符cout << "s1：" << s1 << endl;cout << "s1.size():" << s1.size() << endl;cout << "s1.capacity():" << s1.capacity() << endl << endl;
}
int main()
{test5();return 0;
}

可以扩容的还有一个函数reserve，在库中只有一个函数：

reserve(size_t n = 0) ：为string预留空间，不改变有效元素个数，当n小于string的底层空间总大小时，reserver不会改变容量大小；如果n大于当前的字符串容量，该函数会促使容器将其容量增加到n个字符或更大(不同平台，扩容的大小可能不同)。

使用代码如下：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
void test6()
{string s1("Hello world");cout << "s1.size():" << s1.size() << endl;cout << "s1.capacity():" << s1.capacity() << endl << endl;s1.reserve(5);//n比当前长度小cout << "s1：" << s1 << endl;cout << "s1.size():" << s1.size() << endl;cout << "s1.capacity():" << s1.capacity() << endl << endl;s1.reserve(50);//n比当前长度大cout << "s1.size():" << s1.size() << endl;cout << "s1.capacity():" << s1.capacity() << endl << endl;
}
int main()
{test6();return 0;
}

3. 访问及遍历操作

对对象进行访问及遍历的常用函数：

（1）常见操作

在C语言阶段，我们常常是使用方括号+下标（[ ]+下标）的方法来遍历字符数组的，在C++中，也是可以这样写的：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
void test7()
{// C语言char str[] = "Hello world";str[1]++; // C++string s1("Hello world");for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){cout << s1[i] << ' ';}cout << endl;
}int main()
{test7();return 0;
}

其实C++中的 [ ] + 下标是 [ ] 操作符重载：s1[i] --> s1.operator[ ](i) 。

“char& operator[] (size_t pos);”o普通对象可以使用；

“const char& operator[] (size_t pos) const;”普通对象和const对象都可以使用。

（2）string的迭代器

在C++中，std::string 的迭代器是一种用于遍历和访问字符串中字符的对象。迭代器提供了类似于指针的功能，允许你逐个访问字符串中的每个字符。迭代器可能是指针，也可能不是指针，在string中的迭代器其实就是指针。

begin() 和 end()：

begin() 返回指向字符串第一个字符的迭代器。
end() 返回指向字符串末尾（最后一个字符的下一个位置）的迭代器。

rbegin() 和 rend()：

rbegin() 返回指向字符串最后一个字符的反向迭代器。
rend() 返回指向字符串开头之前的反向迭代器。

iterator是像指针一样的类型，有可能是指针，也可能不是指针；iterator是正向的迭代器，而reverse_iterator则是反向的迭代器。要注意：const_iterator和const_reverse_iterator类型的迭代器都是只能读不能写的。

它的使用方法如下：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
void test8()
{string s1("Hello world");string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;// 反向迭代器：反向打印string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();while (rit != s1.rend()){// 读cout << *rit << " ";++rit;}cout << endl;
}
int main()
{test8();return 0;
}

返回for也是可以实现访问遍历的，如果是要对数据进行修改，则要用引用，如下所示：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{string s1("Hello world");for (auto& ch : s1){//改ch++;}for (auto ch : s1){//读cout << ch << " ";}return 0;
}

其实范围for的底层是用迭代器实现的。

4. string类对象的增加操作

对对象进行修改的常用函数：

对于push_back，在库中只有一个函数：

使用如下：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{string s1("Hello world");s1.push_back('x');s1.push_back('y');s1.push_back('z');cout << s1 << endl;return 0;
}

对于append，在库中有：

代码的使用：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
void test9()
{string s1("Hello world");string s2("abcdefgh");s1.append(s2);cout << s1 << endl;string s3("Hello world");s3.append(s2,3,4);cout << s3 << endl;string s4("Hello world");s4.append("1234567");cout << s4 << endl;string s5("Hello world");s5.append("1234567", 3);cout << s5 << endl;string s6("Hello world");s6.append(3, 'x');cout << s6 << endl;
}
int main()
{test9();return 0;
}

对于oprevator+=，在库中有：

可以追加的有：string对象中的字符串，常量字符串，单个字符。并且它还可以自己根据条件扩容的

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
void test10()
{string s1("Hello world");string s2("abcdefgh");s1 += s2;cout << s1 << endl;string s3("Hello world");s3 += "123456789";cout << s3 << endl;string s4("Hello world");s4 += 'x';cout << s4 << endl;
}
int main()
{test10();return 0;
}

在string尾部追加字符时，s.push_back(c) / 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。

上面三种都是在原数据上进行追加，还可以指定位置进行插入，可以使用insert函数。它的函数重载也有很多：

我们以其中的第2个为例，是在pos位置插入str对象中的字符串中的从第subpos位置开始的sublen个字符：

#include<string>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{string s1("Hello world");string s2("0123456789");s1.insert(5, s2, 3, 8);  // 向s1中的第5个下标位置插入s2的下标为3开始的后8个字符cout << s1 << endl;return 0;
}

其余的重载函数可以根据文档进行查阅：string::insert - C++ Reference

5. 对string对象进行查找

常用函数有：

c_str可以返回C格式的字符串的指针，在C++中如果想用一些只能用C语言的字符串接口，就可以使用c_str来转化。

对于find的库函数有：

这里只介绍一种，比如第一个，给了缺省值0，它是在这个成员函数调用的对象中向后去找与str对象中的字符串匹配的子字符串的首次出现位置。找到后就返回。如果没找到，就返回npos。npos是string的静态成员变量，在库中是：

npos是无符号类型，并且默认值为-1。返回时会转化为全1的二进制，所以返回的就是最大的整型

void test11()
{string s1("Hello world");string s2("world");string s3("well");cout << s1.find(s2, 0) << endl;cout << s1.find(s3, 0) << endl; 
}
int main()
{test11();return 0;
}

运行结果：

find是向后查找，而也有一个向前查找的函数rfind：

这里我们也只开看第一个：

对于substr，在库中可以看到：

它的功能是在当前对象中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

6. string类非成员函数

几个常用的非成员函数：

库中operator+中函数重载有：

它常常是用来连接对象中的字符串的。如以下代码所示：
void test12()
{string s1("Hello");string s2(" ");string s3("world");string s4;s4 = s1 + s2 + s3;cout << s4 << endl;
}
int main()
{test12();return 0;
}
运行之后就是Hello world。