C++ string类的使用

STL简介

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。

2. STL的版本 

原始版本
Alexander Stepanov、Meng Lee 在惠普实验室完成的原始版本，本着开源精神，他们声明允许任何人任意运用、拷贝、修改、传播、商业使用这些代码，无需付费。唯一的条件就是也需要向原始版本一样做开源使用。 HP 版本--所有STL实现版本的始祖。

P.J.版本
由P.J.Plauger开发，继承自HP版本，被Windows Visual C++采用，不能公开或修改，缺陷：可读性比较低，符号命名比较怪异。

RW版本
由Rouge Wage公司开发，继承自HP版本，被C + +Builder 采用，不能公开或修改，可读性一般。

SGI版本
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。我们后面学习STL要阅读部分源代码，主要参考的就是这个版本。

3.STL的六大组件

分别是：仿函数、算法、迭代器、配接器、容器、空间配置器

string类

一、为什么有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，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

c：   str×××          系列库函数                                面向过程
cpp： string       管理字符数组的增删查改+算法    面向对象

二、标准库中的string类 

2.1 string类(了解)

1. 字符串是表示字符序列的类
2. 标准的字符串类提供了对此类对象的支持，其接口类似于标准字符容器的接口，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。
3. string类是使用char(即作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。
4. string类是basic_string模板类的一个实例，它使用char来实例化basic_string模板类，并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数(根于更多的模板信息请参考basic_string)。
5. 注意，这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF - 8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。

总结：
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<char, char_traits, allocator> 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#include头文件以及using namespace std;

例如：

void teststring()
{string st1;//展开命名空间域std::string st2;//未展开命名空间域//基本用法string name("张三");name = "李四";
}

2.2 string类的常用接口说明（注意下面我只讲解最常用的接口） 

2.2.1string类对象常见的构造

(constructor)函数名称                                         功能说明
string()（常用）                           构造空的string类对象，即空字符串
string(const char* s) （常见）       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) （常见）                     拷贝构造函数
string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos)    取从字符串str的pos位置往后的npos个字符

注意：
在构造函数类型string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos)中，npos默认值是-1，
是整型的最大值，因为他是无符号整型

void Teststring()
{string s1; // 构造空的string类对象s1string s2("love"); // 用C格式字符串构造string类对象s2string s3(12, '*');//用12个*初始化对s3string s4(s2); // 拷贝构造s3cout << s2 << endl;cout << s3 << endl;cout << s4 << endl;
}

string常见的构造函数的使用：

void testst()
{string st("hello");//尾插一个空格，尾插单个字符使用push_backst.push_back(' ');//尾插world，尾插整个字符使用appendst.append("world");cout << st << endl;string st1("hello");//以上操作可以直接使用运算符重载直接进行尾插操作st1 += " ";st1 += "world";cout << st1 << endl;//把一个数字x转换程字符int x = 0;cin >> x;string xstr;while (x){size_t val = x % 10;xstr += ('0' + val);x /= 10;}cout << xstr << endl;}

2.2.2. string类对象的容量操作

函数名称                                                        功能说明
size（常见）                                  返回字符串有效字符长度
length                                            返回字符串有效字符长度
capacity                                         返回空间总大小（容量）
empty （常见）                检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false
clear （常见）                                 清空有效字符(清除size)
reserve （常见）                        为字符串预留空间n，例如reserve（100）
resize （常见）               将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充
max_size (不靠谱）                   返回字符串可以达到的最大的长度
shrink_to_fit                                  把他的容量capacity缩至他的size

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. 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。

void testcontain()
{string s1("I Love  You");//size和length返回字符串个数和长度，但是更简易使用sizecout << s1.size() << endl;cout << s1.length() << endl;//返回可以达到的最大的长度cout << s1.max_size() << endl;//返回这个开辟空间的总大小（容量）cout << s1.capacity() << endl;//不同服务器下的结果不一样//clear清理数据，同时将size变为0，但是不会改变capacitycout << s1.size() << endl;cout << s1.capacity() << endl;s1.clear();cout << s1.size() << endl;cout << s1.capacity() << endl;//使用reverse为字符串预留空间（开空间并不初始化）string s2;s2.reserve(100);size_t sz = s2.capacity();cout << "capacity chaaged:" << sz << endl;//使用resize开空间+初始化string s3;s3.resize(100);cout << s3.size() << endl;cout << s3.capacity() << endl;}

2.2.3. string类对象的访问及遍历操作（主要是迭代器操作）

函数名称                                                                        功能说明
operator[size_t pos] （常见）           返回pos位置的字符，const string类对象调用
char at(size_t pos)                                     和[ ]一样也是返回pos位置的字符
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(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

注：
如果要支持范围for，那么就得支持迭代器，因为范围for底层就是迭代器，并且任何容器都支持迭代器并且用法是类似的at和[ ]没有很大的区别，都是返回pos位置的字符，但是如果访问越界，那么at是抛异常，而[]是assert断言

例如：（里面包含四种迭代器的使用和细节）

void test1()
{string s0;string s1("hello world");cout << s1 << endl;//遍历string//下标+[ ]访问+打印st1for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){cout << s1[i] << ' ';}cout << endl;//遍历s1后对s1进行修改for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){cout << s1[i]++ << " ";}cout << endl;//与数组对比：char s2[] = "hello world";s2[0];//->*(s2+0)s1[0];//->s1.operator[](0)//虽然二者看着很像，但底层有本质的区别：s2是数组名，代表的是数组首元素的地址,s1是一个对象，本质在调用[]使用的是运算符有重载//迭代器string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;//iterator是一个像指针一样的东西，有可能是指针也有可能不是指针//同样，迭代器也可以进行修改，因为指针也可以修改//范围for访问(实际范围for底层就是迭代器）for (auto ch : s1){cout << ch << " ";}cout << endl;//范围for修改s1for (auto& ch : s1){cout << ch++ << " ";}cout << endl;//任何容器都支持迭代器,并且都是相似的//例如:栈vector<int> v;v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(3);v.push_back(4);//迭代器访问打印栈vector<int>::iterator vit = v.begin();while (vit != v.end()){cout << *vit << " ";++vit;}cout << endl;//迭代器跟容器可以很好的配合容器进行访问和修改//迭代器跟容器配合reverse(v.begin(), v.end());for (auto element : v){cout << element << " ";}cout << endl;string s4("I love you");cout << s4.at(3) << endl;}

总结：迭代器（iterator）提供一种统一的方式访问和修改容器得数据，使得其跟容器可以很好的配合容器进行访问和修改

反向迭代器：reverse_iterator

void rit()
{string s1("hello world");//string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();//这里迭代器的类型可以换成autoauto rit = s1.rbegin();while (rit != s1.rend()){cout << *rit << " ";++rit;}//会到着遍历这个s1
}

范围for不能倒着遍历，只有迭代器可以倒着遍历

有时候在传参数给一个函数的时候，通常会使用const加以修饰，那么这里就会使用到const迭代器

void test2(const string s)
{//const迭代器string::const_iterator it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it << " ";++it;}//const反迭代器string::const_reverse_iterator rit = s.rbegin();while (rit != s.rend()){cout << *rit << " ";++rit;}
}

注意：const迭代器和const反迭代器都只能读,不能写

总结：
（1）迭代器一共有四种：分别是迭代器（iterator）、反向迭代器（riterator）、const迭代器（const iterator）、const反向迭代器（const riterator）
（2）迭代器个反向迭代器是可以修改的（可读可写），而const迭代器和const反向迭代器是不可以写只能进行读操作

2.2.4 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+=(常用)                                       在字符串后追加字符串str
c_str(常用)                                                          返回C格式字符串
find + npos(常用)            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(下标)
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(size_t pos,size_t n)    在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回
insert(size_t pos,const string& str)            在pos位置前面插入字符、字符串
erase（size_t pos=0,size_t  len =npos)       支持从pos位置开始往后删除n个字符
c_str                                                                  返回该字符串的内容

注意：
1. 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。
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。

3.find的详细使用以及各个接口：

4.rfind的详细使用以及各个接口：

void test4()
{//尾插一个字符串string s1("I miss");s1.append("you");cout << s1 << endl;//尾插一个字符string s2("lov");s2.push_back('e');cout << s2 << endl;//insert使用string s3("dear");s3.insert(0, "oh");cout << s3 << endl;//erase是的使用string s4("mi ss");//从第二个位置开始删一个s4.erase(2, 1);cout << s4 << endl;//打开某个文件string filename("test.cpp");FILE* file = fopen(filename.c_str(), "r");
}

注意：erase如果从某个位置开始往后删掉，后面全不要了，那就不用给npos，因为npos默认是无符号的-1

void divideweb()//find+substr的使用
{//分离下面这个网址的协议、域名和资源名//https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/c_str///协议     域名    资源名string ur1 = "https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/c_str/";//取协议size_t pos1 = ur1.find("://");string protocol;if (pos1 != string::npos){ protocol.substr(0, pos1);}cout << protocol << endl;//取域名string domain;unsigned int pos2 = ur1.find('/', pos1 + 3);if (pos2 != string::npos){domain.substr(pos1 + 3, pos2 - (pos1 + 3));}cout << domain << endl;//取资源名string uri;uri.substr(pos2 + 1);cout << uri << endl;
}

2.2.5string类非成员函数

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>>（常见）                         输入运算符重载
operator<<（常见）                         输出运算符重载
getline（常见）                                 获取一行字符串
relational operators（常见）                 大小比较

注意：getline不给结束位置的时候，就是默认遇到换行符才停止

getline的详细使用以及各个接口：

2.2.6其他类型转换成字符类型函数to_string

函数                                                 功能说明
to_string                              将其他类型转换程字符类型

void swapstring()
{string stdint = to_string(1234);//整型转换成字符型string stdouble = to_string(22.22);//浮点型转换程字符类型
}

2.2.7字符类型转换成其他类型函数

函数                                                 功能说明
stoi                                     将字符类型转换程整型
stoul                                将字符类型转换程无符号整型
stol                                  将字符类型转换成长整型
stod                                 将字符类型转换程double型