C++复习三-string-引用
目录
一、C++ string详解
string函数：
1.string 类提供的 length() 函数：
2.转换为C风格的字符串c_str()
3.string 字符串的输入输出
4.访问字符串中的字符
5.字符串的拼接
6.插入字符串
7.删除字符串
8.字符串提取
9.字符串查找
二、引用
引用和指针的其他区别
什么样的临时数据会放到寄存器中
一、C++ string详解
使用 string 类需要包含头文件
#include
#include
using namespace std;
int main(){
string s1;
string s2 = "c plus plus";
string s3 = s2;
string s4 (5, 's');
return 0;
} 变量 s1 只是定义但没有初始化，编译器会将默认值赋给 s1，默认值是""，也即空字符串。
变量 s2 在定义的同时被初始化为"c plus plus"。与C风格的字符串不同，string 的结尾没有结束标志'\0'。
变量 s3 在定义的时候直接用 s2 进行初始化，因此 s3 的内容也是"c plus plus"。
变量 s4 被初始化为由 5 个's'字符组成的字符串，也就是"sssss"。
从上面的代码可以看出，string 变量可以直接通过赋值操作符=进行赋值。string 变量也可以用C风格的字符串进行赋值，例如，s2 是用一个字符串常量进行初始化的，而 s3 则是通过 s2 变量进行初始化的。
string函数：
1.string 类提供的 length() 函数：
string s = "http://c.biancheng.net";
int len = s.length();
cout<由于 string 的末尾没有'\0'字符，所以 length() 返回的是字符串的真实长度，而不是长度 +1。
2.转换为C风格的字符串c_str()
虽然 C++ 提供了 string 类来替代C语言中的字符串，但是在实际编程中，有时候必须要使用C风格的字符串（例如打开文件时的路径），为此，string 类为我们提供了一个转换函数 c_str()，该函数能够将 string 字符串转换为C风格的字符串，并返回该字符串的 const 指针（const char*）。请看下面的代码：
string path = "D:\\demo.txt";
FILE *fp = fopen(path.c_str(), "rt");3.string 字符串的输入输出
string 类重载了输入输出运算符，可以像对待普通变量那样对待 string 变量，也就是用>>进行输入，用<<进行输出。
4.访问字符串中的字符
string 字符串也可以像C风格的字符串一样按照下标来访问其中的每一个字符。string 字符串的起始下标仍是从 0 开始。
#include
#include
using namespace std;
int main(){
string s = "1234567890";
for(int i=0,len=s.length(); i 5.字符串的拼接
有了 string 类，我们可以使用+或+=运算符来直接拼接字符串，非常方便，再也不需要使用C语言中的 strcat()、strcpy()、malloc() 等函数来拼接字符串了，再也不用担心空间不够会溢出了。
用+来拼接字符串时，运算符的两边可以都是 string 字符串，也可以是一个 string 字符串和一个C风格的字符串，还可以是一个 string 字符串和一个字符数组，或者是一个 string 字符串和一个单独的字符。请看下面的例子：
#include
#include
using namespace std;
int main(){
string s1 = "first ";
string s2 = "second ";
char *s3 = "third ";
char s4[] = "fourth ";
char ch = '@';
string s5 = s1 + s2;
string s6 = s1 + s3;
string s7 = s1 + s4;
string s8 = s1 + ch;
cout< 6.插入字符串
insert() 函数可以在 string 字符串中指定的位置插入另一个字符串，它的一种原型为：
string& insert (size_t pos, const string& str);
pos 表示要插入的位置，也就是下标；str 表示要插入的字符串，它可以是 string 字符串，也可以是C风格的字符串。
#include
#include
using namespace std;
int main(){
string s1, s2, s3;
s1 = s2 = "1234567890";
s3 = "aaa";
s1.insert(5, s3);
cout<< s1 < insert() 函数的第一个参数有越界的可能。如果越界，则会产生运行时异常，我们将会在《C++异常（Exception）》一章中详细讲解如何捕获这个异常。
7.删除字符串
erase() 函数可以删除 string 中的一个子字符串。它的一种原型为：
string& erase (size_t pos = 0, size_t len = npos);
pos 表示要删除的子字符串的起始下标，len 表示要删除子字符串的长度。如果不指明 len 的话，那么直接删除从 pos 到字符串结束处的所有字符（此时 len = str.length - pos）。
#include
#include
using namespace std;
int main(){
string s1, s2, s3;
s1 = s2 = s3 = "1234567890";
s2.erase(5);
s3.erase(5, 3);
cout<< s1 < 有读者担心，在 pos 参数没有越界的情况下， len 参数也可能会导致要删除的子字符串越界。但实际上这种情况不会发生，erase() 函数会从以下两个值中取出最小的一个作为待删除子字符串的长度：
- len 的值；
- 字符串长度减去 pos 的值。
说得简单一些，待删除字符串最多只能删除到字符串结尾。
8.字符串提取
substr() 函数用于从 string 字符串中提取子字符串，它的原型为：
string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;
pos 为要提取的子字符串的起始下标，len 为要提取的子字符串的长度。
请看下面的代码：
#include
#include
using namespace std;
int main(){
string s1 = "first second third";
string s2;
s2 = s1.substr(6, 6);
cout<< s1 < 运行结果：
first second third
second
系统对 substr() 参数的处理和 erase() 类似：
- 如果 pos 越界，会抛出异常；
- 如果 len 越界，会提取从 pos 到字符串结尾处的所有字符。
9.字符串查找
string 类提供了几个与字符串查找有关的函数，如下所示。
1) find() 函数
find() 函数用于在 string 字符串中查找子字符串出现的位置，它其中的两种原型为：
size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;
size_t find (const char* s, size_t pos = 0) const;第一个参数为待查找的子字符串，它可以是 string 字符串，也可以是C风格的字符串。第二个参数为开始查找的位置（下标）；如果不指明，则从第0个字符开始查找。
请看下面的代码：
#include
#include
using namespace std;
int main(){
string s1 = "first second third";
string s2 = "second";
int index = s1.find(s2,5);
if(index < s1.length())
cout<<"Found at index : "<< index < 运行结果：
Found at index : 6
find() 函数最终返回的是子字符串第一次出现在字符串中的起始下标。本例最终是在下标6处找到了 s2 字符串。如果没有查找到子字符串，那么会返回一个无穷大值 4294967295。
2) rfind() 函数
rfind() 和 find() 很类似，同样是在字符串中查找子字符串，不同的是 find() 函数从第二个参数开始往后查找，而 rfind() 函数则最多查找到第二个参数处，如果到了第二个参数所指定的下标还没有找到子字符串，则返回一个无穷大值4294967295。
请看下面的例子：
#include
#include
using namespace std;
int main(){
string s1 = "first second third";
string s2 = "second";
int index = s1.rfind(s2,6);
if(index < s1.length())
cout<<"Found at index : "<< index < 运行结果：
Found at index : 6
3) find_first_of() 函数
find_first_of() 函数用于查找子字符串和字符串共同具有的字符在字符串中首次出现的位置。请看下面的代码：
#include
#include
using namespace std;
int main(){
string s1 = "first second second third";
string s2 = "asecond";
int index = s1.find_first_of(s2);
if(index < s1.length())
cout<<"Found at index : "<< index < 运行结果：
Found at index : 3
本例中 s1 和 s2 共同具有的字符是 ’s’，该字符在 s1 中首次出现的下标是3，故查找结果返回3。
二、引用
我们知道，参数的传递本质上是一次赋值的过程，赋值就是对内存进行拷贝。所谓内存拷贝，是指将一块内存上的数据复制到另一块内存上。
对于像 char、bool、int、float 等基本类型的数据，它们占用的内存往往只有几个字节，对它们进行内存拷贝非常快速。而数组、结构体、对象是一系列数据的集合，数据的数量没有限制，可能很少，也可能成千上万，对它们进行频繁的内存拷贝可能会消耗很多时间，拖慢程序的执行效率。
C/C++ 禁止在函数调用时直接传递数组的内容，而是强制传递数组指针，这点已在《C语言指针变量作为函数参数》中进行了讲解。而对于结构体和对象没有这种限制，调用函数时既可以传递指针，也可以直接传递内容；为了提高效率，我曾建议传递指针，这样做在大部分情况下并没有什么不妥，读者可以点击《C语言结构体指针》进行回顾。
但是在 C++ 中，我们有了一种比指针更加便捷的传递聚合类型数据的方式，那就是引用（Reference）。
在 C/C++ 中，我们将 char、int、float 等由语言本身支持的类型称为基本类型， 将数组、结构体、类（对象）等由基本类型组合而成的类型称为聚合类型（在讲解结构体时也曾使用复杂类型、构造类型这两种说法）。
引用（Reference）是 C++ 相对于C语言的又一个扩充。引用可以看做是数据的一个别名，通过这个别名和原来的名字都能够找到这份数据。引用类似于 Windows 中的快捷方式，一个可执行程序可以有多个快捷方式，通过这些快捷方式和可执行程序本身都能够运行程序；引用还类似于人的绰号（笔名），使用绰号（笔名）和本名都能表示一个人。
引用的定义方式类似于指针，只是用&取代了*，语法格式为：
type &name = data;
type 是被引用的数据的类型，name 是引用的名称，data 是被引用的数据。引用必须在定义的同时初始化，并且以后也要从一而终，不能再引用其它数据，这有点类似于常量（const 变量）。
#include
using namespace std;
int main() {
int a = 99;
int &r = a;
cout << a << ", " << r << endl;
cout << &a << ", " << &r << endl;
return 0;
} 运行结果：
99, 99
0x28ff44, 0x28ff44
本例中，变量 r 就是变量 a 的引用，它们用来指代同一份数据；也可以说变量 r 是变量 a 的另一个名字。从输出结果可以看出，a 和 r 的地址一样，都是0x28ff44；或者说地址为0x28ff44的内存有两个名字，a 和 r，想要访问该内存上的数据时，使用哪个名字都行。
注意，引用在定义时需要添加&，在使用时不能添加&，使用时添加&表示取地址。如上面代码所示，第 6 行中的&表示引用，第 8 行中的&表示取地址。除了这两种用法，&还可以表示位运算中的与运算。
由于引用 r 和原始变量 a 都是指向同一地址，所以通过引用也可以修改原始变量中所存储的数据，请看下面的例子：
#include
using namespace std;
int main() {
int a = 99;
int &r = a;
r = 47;
cout << a << ", " << r << endl;
return 0;
} 运行结果：
47, 47
最终程序输出两个 47，可见原始变量 a 的值已经被引用变量 r 所修改。
如果读者不希望通过引用来修改原始的数据，那么可以在定义时添加 const 限制，形式为：
const type &name = value;
也可以是：
type const &name = value;
这种引用方式为常引用。
#include
using namespace std;
void swap1(int a, int b);
void swap2(int *p1, int *p2);
void swap3(int &r1, int &r2);
int main() {
int num1, num2;
cout << "Input two integers: ";
cin >> num1 >> num2;
swap1(num1, num2);
cout << num1 << " " << num2 << endl;
cout << "Input two integers: ";
cin >> num1 >> num2;
swap2(&num1, &num2);
cout << num1 << " " << num2 << endl;
cout << "Input two integers: ";
cin >> num1 >> num2;
swap3(num1, num2);
cout << num1 << " " << num2 << endl;
return 0;
}
//直接传递参数内容
void swap1(int a, int b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//传递指针
void swap2(int *p1, int *p2) {
int temp = *p1;
*p1 = *p2;
*p2 = temp;
}
//按引用传参
void swap3(int &r1, int &r2) {
int temp = r1;
r1 = r2;
r2 = temp;
} 引用和指针的其他区别
1) 引用必须在定义时初始化，并且以后也要从一而终，不能再指向其他数据；而指针没有这个限制，指针在定义时不必赋值，以后也能指向任意数据。
2) 可以有 const 指针，但是没有 const 引用。也就是说，引用变量不能定义为下面的形式：
int a = 20;
int & const r = a;
但是，常引用即不允许改变a值的引用是允许的，即：
int const &r=a;因为 r 本来就不能改变指向，加上 const 是多此一举。
3) 指针可以有多级，但是引用只能有一级，例如，int **p是合法的，而int &&r是不合法的。如果希望定义一个引用变量来指代另外一个引用变量，那么也只需要加一个&，如下所示：
int a = 10;
int &r = a;
int &rr = r;
4) 指针和引用的自增（++）自减（--）运算意义不一样。对指针使用 ++ 表示指向下一份数据，对引用使用 ++ 表示它所指代的数据本身加 1；自减（--）也是类似的道理。
5）引用占用内存，引用占用的内存的存储内容是被引用变量的存储地址，引用占用的内存地址不被C++允许获取。
什么样的临时数据会放到寄存器中
寄存器离 CPU 近，并且速度比内存快，将临时数据放到寄存器是为了加快程序运行。但是寄存器的数量是非常有限的，容纳不下较大的数据，所以只能将较小的临时数据放在寄存器中。int、double、bool、char 等基本类型的数据往往不超过 8 个字节，用一两个寄存器就能存储，所以这些类型的临时数据通常会放到寄存器中；而对象、结构体变量是自定义类型的数据，大小不可预测，所以这些类型的临时数据通常会放到内存中。
下面的代码是正确的，它证明了结构体类型的临时数据会被放到内存中：
#include
using namespace std;
typedef struct{
int a;
int b;
} S;
//这里用到了一点新知识，叫做运算符重载，我们会在《运算符重载》一章中详细讲解
S operator+(const S &A, const S &B){
S C;
C.a = A.a + B.a;
C.b = A.b + B.b;
return C;
}
S func(){
S a;
a.a = 100;
a.b = 200;
return a;
}
int main(){
S s1 = {23, 45};
S s2 = {90, 75};
S *p1 = &(s1 + s2);
S *p2 = &(func());
cout<
下面的代码演示了表达式所产生的临时结果：
int n = 100, m = 200;
int *p1 = &(m + n); //m + n 的结果为 300
int *p2 = &(n + 100); //n + 100 的结果为 200
bool *p4 = &(m < n); //m < n 的结果为 false这些表达式的结果都会被放到寄存器中，尝试用&获取它们的地址都是错误的。
下面的代码演示了函数返回值所产生的临时结果：
int func(){
int n = 100;
return n;
}
int *p = &(func());func() 的返回值 100 也会被放到寄存器中，也没法用&获取它的地址。
总之，引用不能玩太多花样，规范点来不好吗？
但是常引用可能会方便很多问题，尤其在引用作为参数，实参是常量表达式的情况下，不加const就是错的。
bool isOdd(const int &n){ //改为常引用
if(n/2 == 0){
return false;
}else{
return true;
}
}由于在函数体中不会修改 n 的值，所以可以用 const 限制 n，这样一来，下面的函数调用就都是正确的了：
纯文本复制
int a = 100;
isOdd(a); //正确
isOdd(a + 9); //正确
isOdd(27); //正确
isOdd(23 + 55); //正确也就是说，编译器只有在必要时才会创建临时变量。
但其实，我觉得这个可能是多此一举，为什么要加引用哦？
。。。但是。。。
当引用作为函数参数时，如果在函数体内部不会修改引用所绑定的数据，那么请尽量为该引用添加 const 限制。
概括起来说，将引用类型的形参添加 const 限制的理由有三个：
- 使用 const 可以避免无意中修改数据的编程错误；
- 使用 const 能让函数接收 const 和非 const 类型的实参，否则将只能接收非 const 类型的实参；
- 使用 const 引用能够让函数正确生成并使用临时变量。