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《C++:STL》详细深入解析string类（一）：

news 2025/9/24 16:20:44

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一、学习string类的好处

C语言中str库函数难用

二、STL标准库中的string类

2.1 简单了解string类

2.2 auto关键词和范围for

2.2.1 auto关键字

2.2.2 范围for

三、string类的常见接口介绍说明

3.1 string对象的常见构造

3.2 迭代器

3.2.1 迭代器的特点

3.2.2 伟大的设计

3.2.3 const迭代器

3.2.4 rbegin() && rend()

3.3 string类对象的容量操作

3.4 string类对象的访问及遍历操作

3.4.1 operator

3.5 string类对象的修改操作（Modifiers）

3.5.1 push_back && append

3.5.2 insert && erase

3.5.3 replace

1、所有的空格替换“%%%”

3.6 string类非成员函数

四、完整代码：

结尾：

C++参考文档：cplusplus

前言：在之前C语言的学习中，我们深刻体会到了字符串函数的折磨，大家可以看下博主之前的博客：【C语言】：字符串函数超详解（10个最重要函数），在这里我就直接给大家放张图片，给大家体会一下，总结来说就是及其的难用：

一、学习string类的好处

C语言中str库函数难用

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，可谓及其难用

二、STL标准库中的string类

2.1 简单了解string类

我们学习到这一个阶段就要养成自己看文档的习惯了，文档才是原汁原味的、最直接的资料，这里我就不做过多介绍，以后我们进入到公司，熟悉业务的时候公司也是直接甩给你一份文档，让你自己研究去，导师，也就是你的领导也是一样，只会给一些指导，还是要靠自己的能力，好了扯远了，上半年C++网站的官方中文版下线了，如果看不懂文档没关系，我们可以借助工具，比如翻译软件、浏览器插件，都是可行的

这里我们就不作介绍，直接带大家来看一下string的文档：string类的文档介绍

注意：

在使用string类时，必须包含#include<string>以及using namespacestd;命名空间

2.2 auto关键词和范围for

这两个都是C++11支持的语法，方便我们后面的学习

2.2.1 auto关键字

在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，后来这个不重要了。C++11中，标准委员会变废为宝赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期推导而得。
用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&
当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。
auto不能作为函数的参数，可以做返回值，但是建议谨慎使用，auto用太多会降低代码的可读性，你熟悉这段代码、知道这些是什么类型倒还好，换个人过来做你的工作，一定会骂街，也就是说，auto好用但别auto满天飞，长类型可以用auto。
auto不能直接用来声明数组

代码示例：

	int i = 0;//通过初始化表达式值类型自动给推荐对象类型auto j = i;auto k = 10;auto p1 = &i;//指定一定是指针auto* p2 = &i;cout << p1 << endl;cout << p2 << endl;cout << "-----------------" << endl;//引用int& r1 = i;//r2不是引用auto r2 = r1;//r3是int&引用auto& r3 = r1;cout << &r1 << endl;cout << &i << endl;cout << &r2 << endl;cout << &r3 << endl;

2.2.2 范围for

对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此C++11中引|入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“："分为两部分：第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围，自动迭代，自动取数据，自动判断结束
范围for可以作用到数组和容器对象上进行遍历
范围for的底层很简单，容器遍历实际就是替换为迭代器，这个从汇编层也可以看到

代码示例：

	//C++11//范围for//自动取容器数据赋值，自动迭代++，自动判断结束//for (char ch : s1)//语法糖for (auto ch : s1)//ch自己取的名字{cout << ch << ' ';}cout << endl;//引用才可以修改for (auto& ch : s1)//char&都可以{ch -= 1;}cout << endl;for (const auto ch : s1){cout << ch << ' ';}cout << endl;for (auto e : lt)//e自己取的名字{cout << e << ' ';}cout << endl;//支持迭代器的容器都可以用范围for//数组也支持int a[] = { 1,2,3 };for (auto e : a){cout << e << ' ';}cout << endl;
}

范围for很好使，也是由C++11提供的。

自动取容器数据赋值，自动迭代++、自动判断结束——被形象地称为“语法糖”。

范围for不是必须适配auto关键字使用的，例如：

三、string类的常见接口介绍说明

3.1 string对象的常见构造

（constructor）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

代码示例：

void Test_string1()
{string s1;string s2("hello world");string s3(s2);cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;cout << s3 << endl;string s4(s2, 0, 5);cout << s4 << endl;string s5(s2, 6, 15);//不会报错cout << s5 << endl;//nposstring s6(s2, 6);//会自动复制到结尾cout << s6 << endl;string s7("hello world", 6);cout << s7 << endl;string s8(10, '*');cout << s8 << endl;s7 = "xxxx";cout << s7 << endl;
}

3.2 迭代器

3.2.1 迭代器的特点

1、提供统一的方式遍历容器

2、算法可以泛型化，算法借助迭代器处理容器的数据

3.2.2 伟大的设计

3.2.3 const迭代器

3.2.4 rbegin() && rend()

3.3 string类对象的容量操作

函数名称	功能说明
size（重点）	返回字符串有效字符长度
length	返回字符串有效字符长度
resize（重点）	（改变数据，影响size）将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充
capacity	返回空间总大小
clear（重点）	清空有效字符
reserve（重点）	为字符串预留空间，请求扩容到n，给小了可能会缩容，VS不会缩，g++（Linux下）会缩容，缩容不会小于内容量
empty（重点）	检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false
shrink_to_fit	缩容接口，浪费太多空间的时候用这个才有意义

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
resize(size_tn）与resize(size_tn，charc)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o来填充多出的元素空间，resize(size_tn，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
reserve(size_tres_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

3.4 string类对象的访问及遍历操作

函数名称	功能说明
operator[ ]（重点）	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（rbegin()，反向迭代器）
范围for	C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式

3.4.1 operator

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

3.5 string类对象的修改操作（Modifiers）

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

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
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

3.5.1 push_back && append

3.5.2 insert && erase

void Test_string5()
{string s1("hello world");cout << s1 << endl;s1.insert(0, "xxx");cout << s1 << endl;s1.insert(0, 1, '#');cout << s1 << endl;s1.insert(5, 1, '#');cout << s1 << endl;s1.insert(s1.begin(), 1, '$');cout << s1 << endl;string s2("hello world");cout << s2 << endl;s2.erase(s2.begin());//头删cout << s2 << endl;s2.erase(0, 1);//头删cout << s2 << endl;s2.erase(5, 2);//第五个开始删除2个字符cout << s2 << endl;s2.erase(5);//全删cout << s2 << endl << endl;
}

3.5.3 replace

1、所有的空格替换“%%%”

//s所有空格替换成%%
string s4("hello world hello bit");
size_t pos = s4.find(' ');
while (pos != string::npos)
{s4.replace(pos, 1, "%%");//找下一个空格pos = s4.find(' ', pos + 2);
}
cout << s4 << endl;

我们用前面介绍过的reserve、范围for来实现

string s5("hello          world hello bit");
cout << s5 << endl;
string s6;
s6.reserve(s5.size());//提前扩容
for (auto ch : s5)
{if (ch != ' '){s6 += ch;}else{s6 += "%%";}
}
cout << s6 << endl;

3.6 string类非成员函数

函数名称	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

上面表格里的的这几个接口大家先了解一下，OJ题目中会有一些体现它们的使用。string类中还有
一些其他的操作，这里不再一一列举，大家在需要用到时不明白了查文档即可。

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;int main()
{string s;getline(cin, s);//相当于getline（cin，s，' '）可读进空格，也可以自定义//getline(cin, s,'#')读到#就自动结束int pos = s.rfind(' ');if (pos != s.size()){cout << s.size() - pos - 1 << endl;}else{cout << s.size() << endl;}
}

四、完整代码：

#include<iostream>
#include<string>
#include<list>
#include<algorithm>//算法
using namespace std;
//int main()
//{
//	char buff1[] = "abcA";
//	buff1[0]++;
//
//	char buff2[] = "比特abc";
//	cout << sizeof(buff2) << endl;//两个字节表示一个汉字
//
//	buff2[1]++;
//	cout << buff2 << endl;
//
//	buff2[1]++;
//	cout << buff2 << endl;
//
//	buff2[3]++;
//	cout << buff2 << endl;
//
//	buff2[3]++;
//	cout << buff2 << endl;
//
//	return 0;
//}void Test_string1()
{string s1;string s2("hello world");string s3(s2);cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;cout << s3 << endl;string s4(s2, 0, 5);cout << s4 << endl;string s5(s2, 6, 15);//不会报错cout << s5 << endl;//nposstring s6(s2, 6);//会自动复制到结尾cout << s6 << endl;string s7("hello world", 6);cout << s7 << endl;string s8(10, '*');cout << s8 << endl;s7 = "xxxx";cout << s7 << endl;
}//class string {
//public:
//	char& operator[](size_t pos)
//	{
//		return _str[pos];
//	}
//private:
//	char* _str;
//	size_t _size;
//	size_t _capacity;
//
//};void Print(const string& s)
{//const修饰迭代器本身//const string::iterator it1 = s.begin();string::const_iterator it1 = s.begin();while (it1 != s.end()){//*it='x';//不能修改cout << *it1 << ' ';it1++;}cout << endl;//反向迭代器string::const_reverse_iterator it2 = s.rbegin();while (it2 != s.rend()){//*it='x';//不能修改cout << *it2 << ' ';it2++;}cout << endl;
}void Test_string2()
{string s1("hello world");cout << s1 << endl;s1[0] = 'x';cout << s1 << endl;cout << s1[0] << endl;//越界有严格断言检查//s1[15];//断言//s1.at(15);//抛异常cout << s1.size() << endl;//推荐cout << s1.length() << endl;//下标+[]//遍历 or 修改for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){s1[i]++;}cout << s1 << endl;//行为像指针一样的东西string::iterator it1 = s1.begin();while (it1 != s1.end()){//(*it1)--;//可修改cout << *it1 << ' ';it1++;}cout << endl;list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);list<int>::iterator lit1 = lt.begin();while (lit1 != lt.end()){//(*it1)--;//可修改cout << *lit1 << ' ';lit1++;}cout << endl;Print(s1);string::iterator ret1 = find(s1.begin(), s1.end(), 'x');//auto ret1 = find(s1.begin(), s1.end(), 'x');if (ret1 != s1.end()){cout << "找到了x" << endl;}list<int>::iterator ret2 = find(lt.begin(), lt.end(), 2);//auto ret2 = find(lt.begin(), lt.end(), 2);if (ret2 != lt.end()){cout << "找到了2" << endl;}int i = 0;//通过初始化表达式值类型自动给推荐对象类型auto j = i;auto k = 10;auto p1 = &i;//指定一定是指针auto* p2 = &i;cout << p1 << endl;cout << p2 << endl;cout << "-----------------" << endl;//引用int& r1 = i;//r2不是引用auto r2 = r1;//r3是int&引用auto& r3 = r1;cout << &r1 << endl;cout << &i << endl;cout << &r2 << endl;cout << &r3 << endl;//C++11//范围for//自动取容器数据赋值，自动迭代++，自动判断结束//语法糖for (char ch : s1)//for (auto ch : s1)//ch自己取的名字{cout << ch << ' ';}cout << endl;//引用才可以修改for (auto& ch : s1)//char&都可以{ch -= 1;}cout << endl;for (const auto ch : s1){cout << ch << ' ';}cout << endl;for (auto e : lt)//e自己取的名字{cout << e << ' ';}cout << endl;//支持迭代器的容器都可以用范围for//数组也支持int a[] = { 1,2,3 };for (auto e : a){cout << e << ' ';}cout << endl;
}void TestCapacity()
{string s1;s1.reserve(200);//确定要插入多少数据，提前扩容size_t old = s1.capacity();cout << s1.capacity() << endl;for (size_t i = 0; i < 200; i++){s1.push_back('x');if (s1.capacity() != old){cout << s1.capacity() << endl;old = s1.capacity();}}cout << endl << endl;
}void Test_string3()
{string s1("hello world");cout << s1.max_size() << endl;cout << s1.size() << endl;    //不包含结尾的\0cout << s1.capacity() << endl;//存储实际有效字符个数，不包含结尾的\0s1.clear();cout << s1.size() << endl;    //不包含结尾的\0cout << s1.capacity() << endl << endl;//存储实际有效字符个数，不包含结尾的\0TestCapacity();string s2("hello world");cout << s2.size() << endl;cout << s2.capacity() << endl;s2.reserve(20);cout << s2.size() << endl;cout << s2.capacity() << endl;//缩容对内容无影响//不要用它尝试去缩容//s2.reserve(5);s2.shrink_to_fit();cout << s2.size() << endl;cout << s2.capacity() << endl << endl;string s3("hello world");cout << s3 << endl;// <当前对象的size,保留前n个，删除后面的数据s3.resize(5);cout << s3 << endl;// >当前对象的size,插入数据s3.resize(10, 'x');cout << s3 << endl;s3.resize(30, 'y');cout << s3 << endl;}void Test_string4()
{string s1("hello world");s1.push_back('%');s1.append("hello bit");cout << s1 << endl;s1.append(10, '#');cout << s1 << endl;string s2(" apple hello!");s1.append(++s2.begin(), --s2.end());//不想要前面的' '和后面的'!'cout << s1 << endl;string s3("hello world");s3 += ' ';s3 += "hello bit";cout << s3 << endl;cout << s3 + "xxxx" << endl;cout << "xxxx" + s3 << endl;//相当于赋值s3.assign("yyy");cout << s3 << endl;s3.pop_back();cout << s3 << endl;}void Test_string5()
{string s1("hello world");cout << s1 << endl;s1.insert(0, "xxx");cout << s1 << endl;s1.insert(0, 1, '#');cout << s1 << endl;s1.insert(5, 1, '#');cout << s1 << endl;s1.insert(s1.begin(), 1, '$');cout << s1 << endl;string s2("hello world");cout << s2 << endl;s2.erase(s2.begin());//头删cout << s2 << endl;s2.erase(0, 1);//头删cout << s2 << endl;s2.erase(5, 2);//第五个开始删除2个字符cout << s2 << endl;s2.erase(5);//全删cout << s2 << endl << endl;string s3("hello world");cout << s3 << endl;//本质是插入s3.replace(5, 1, "%%%");//5：第五个字符，1：替换1个字符，"%%%":要替换的字符cout << s3 << endl;s3.replace(5, 3, "*");cout << s3 << endl;//s所有空格替换成%%string s4("hello world hello bit");size_t pos = s4.find(' ');while (pos != string::npos){s4.replace(pos, 1, "%%");//找下一个空格pos = s4.find(' ', pos + 2);}cout << s4 << endl;string s5("hello          world hello bit");cout << s5 << endl;string s6;s6.reserve(s5.size());//提前扩容for (auto ch : s5){if (ch != ' '){s6 += ch;}else{s6 += "%%";}}cout << s6 << endl;
}int main()
{try {Test_string5();}catch (const exception& e){cout << e.what() << endl;}return 0;
}