【C++初阶】string类的常见基本使用

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一、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。

STL的六大组件：

二、string类概念总结

1. string是一个管理字符数组的类

2. 该类的接口与常规容器的接口基本相同，再添加了一些专门的函数用来操作string的常规操作。例如：push_back等（后面会详细介绍）

3. string在底层实际是：basic_string；模板类的别名：typedef basic_string string

4. 在使用string类时，必须包含头文件#include

三、string类的常用接口（重点）

3.1 常见的四种构造（初始化）

1. 构造空的string类对象，即空字符串

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	// 构造空的string类对象s1
	string s1;
	cout << "s1的内容为：" << s1 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

2. 用C语言的格式字符串来构造string类对象

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	// 用C格式字符串构造string类对象s2
	string s2("hello world");
	cout << "s2的内容为：" << s2 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

3. 拷贝构造函数

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	// 用C格式字符串构造string类对象s2
	string s2("hello world");
	// 拷贝构造
	string s3(s2);
	cout << "s3的内容为：" << s3 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

4. string类支持赋值运算符重载=

#include 
#include 
using namespace	std;

int main()
{
	string s1 = "hello world";
	cout << s1 << endl;

	s1 = "hello China";
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

3.2 常见容量操作

3.2.1 size

返回字符串的有效长度（不包含'\0'）

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	int s1_lengrh = s1.size();

	cout << "s1的有效长度为：" << s1_lengrh << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

注意：'\0’是标识字符串结束的特殊字符，不算有效字符！

3.2.2 empty

检测字符是否为空字符串。如果是空字符串返回true，否则返回false

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1;
	string s2("hello world");

	cout << s1.empty() << endl;
	cout << s2.empty() << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

3.2.3 clear

清空有效字符clear

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s2("hello world");

	s2.clear();

	cout << "s2的内容为：" << s2 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

四、string类对象的修改操作

4.1 push_back

功能：尾插一个字符

#include 
#include 
using namespace	std;

int main()
{
	string s1("h");
	s1.push_back('i');
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

4.2 append

功能：尾插字符串

#include 
#include 
using namespace	std;

int main()
{
	string s1("hello ");
	s1.append("world");
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

4.3 运算符重载+=

既可以尾插一个字符，也能尾插一个字符串。

#include 
#include 
using namespace	std;

int main()
{
	string s1("h");
	// 尾插一个字符
	s1 += 'i';
	cout <<  "s1 = " << s1 << endl;

	string s2("hello ");
	// 尾插一个字符串
	s2 += "world";
	cout << "s2 = " << s2 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

4.4 insert

• 功能：插入字符或者字符串
• 缺点：效率低，特别是头插

【代码示例】

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("world");
	// 头插
	s1.insert(0, "hello");
	cout << s1 << endl;
	
	// 限制插入的个数
	string s2("hello");
	s2.insert(0, "world", 3);
	cout << s2 << endl;

	// 配合迭代器
	string s3("11111");
	// 尾插3个x
	s3.insert(s3.begin() + 5, 3, 'x');
	cout << s3 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

4.5 erase

功能：删除某个位置的字符或者字符串

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{

	string s1("hello world");
	// 从下标为2往后删除3个字符
	s1.erase(2, 3);
	cout << s1 << endl;

	string s2("hello world");
	// 不指定删除的个数，该下标往后全删除
	s2.erase(2);
	cout << s2 << endl;

	//头删
	string s3("hello world");
	s3.erase(s3.begin());
	
	//尾删
	s3.erase(s3.end() - 1);
	cout << s3 << endl;
	return 0;
}

【输出结果】

4.6 swap

功能：交换

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello");
	string s2("world");
	s1.swap(s2);
	cout << "s1 = " << s1 << endl;
	cout << "s2 = " << s2 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

4.7 c_str

功能：将string转化为C字符串。

比如printf只能打印内置类型，如果想打印string类型，需要使用c_str

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");

	printf("%s\n", s1.c_str());

	return 0;
}

【输出结果】

4.8 find

功能：查找字符。找到第一次出现的字符下标，如果没有找到会返回npos，本质就是-1。

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	int pos = s1.find("o");
	cout << "第一次出现的位置：" << pos << endl;

	// 还可以指定查找的起始位置
	pos = s1.find("o", 6);
	cout << "第二次出现的位置：" << pos << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

4.9 pop_back

功能：尾删一个字符

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	s1.pop_back();
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

4.10 substr

功能：截取子串

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	// 从下标为0开始往后截取长度为5的子串
	cout << s1.substr(0, 5) << endl;

	// 如果没有第二个参数，默认截到尾
	cout << s1.substr(0) << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

4.11 rfind

功能：从字符串的后面开始往前找第一次出现的字符

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	
	int pos = s1.rfind('o');
	cout << pos << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

4.12 operator+

string类重载了运算符+，可以拼接2个字符串

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello ");
	string s2("world");

	string s3 = s1 + s2;

	cout << s3 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

五、迭代器iterator

5.1 什么是迭代器

现阶段可以理解迭代器是像指针一样的类型，但也有可能是指针，也有可能不是指针。

string迭代器的语法形式：

// string::iterator是类型
// it是变量名
string::iterator it = xxx;

5.2 常见的string类迭代器

5.2.1 begin

【文档描述】

【代码演示】

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	// 返回的是指向字符串的第一个字符
	string::iterator it = s1.begin();

	// 迭代器是像指针一样的类型
	// 因此解引用就可以访问第一个字符
	cout << *it << endl;

	return 0;
}

【程序结果】

5.2.2 end

【文档描述】

【代码示例】

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	string::iterator it = s1.end() - 1;

	cout << *it << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

5.2.3 rbegin + rend — 反向迭代器

【文档描述】

【代码示例】

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();

	while (rit != s1.rend())
	{
		cout << *rit;
		rit++;
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

注：如果觉得string::reverse_iterator太长，可以使用auto代替。

5.2.4 const修饰的对象

注：const修饰的对象不能用普通迭代器

看看以下代码

#include 
#include 
using namespace std;

void print(const string& s)
{
	string::iterator sit = s.begin();
	while (sit != s.end())
	{
		cout << *sit;
		sit++;
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	string s1("hello world");
	//封装print函数来打印
	print(s1);

	return 0;
}

【错误报告】

const修饰的对象只能用const的迭代器

【正确代码】

#include 
#include 
using namespace std;

void print(const string& s)
{
	string::const_iterator sit = s.begin();
	while (sit != s.end())
	{
		cout << *sit;
		sit++;
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	string s1("hello world");
	//封装print函数来打印
	print(s1);

	return 0;
}

【输出结果】

六、string类遍历操作

因为string底层是支持流提取>>，用cout就可以直接打印string字符串的内容，但是打印的结果比较固定。因此以下三种方式既可以访问遍历，也可以对其内容修改打印。

6.1 string的底层重载operator[]

相当于数组下标的访问

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s2("hello world");

	for (int i = 0; i < s2.size(); i++)
	{
		// 遍历string字符串
		cout << s2[i];
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

当然还可以对字符串进行修改

以下是将字符串的内容都+1

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s2("hello world");

	// 修改
	for (int i = 0; i < s2.size(); i++)
	{
		s2[i]++;
	}
	// 输出
	for (int i = 0; i < s2.size(); i++)
	{
		cout << s2[i];
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

注意：这里需要区分string和普通数组

• s2[i]的底层是调用s2.operator[](i)函数
  
• 普通数组的底层是解引用操作

	char ch1[] = "abcdef";
	ch1[0];// 访问下标为0的元素

ch1[0]的底层含义是：*(ch1 + 0)

6.2 迭代器遍历

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	string::iterator it = s1.begin();

	while (it != s1.end())
	{
		cout << *it;
		it++;
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

【程序结果】

当然也可以对字符串的内容进行修改

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	string::iterator it = s1.begin();

	while (it != s1.end())
	{
		(*it)++;
		it++;
	}

	it = s1.begin();

	while (it != s1.end())
	{
		cout << *it;
		it++;
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

在这里就有的人想，迭代器的代码要写这么多，还不如用下标来访问。所以，迭代器的意义是什么呢？ 让我们接着往下看

6.3 语法糖（范围for）

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");

	for (auto x : s1)
	{
		cout << x;
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

范围for同样支持修改

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");

	// 修改
	for (auto& x : s1)
	{
		x++;
	}

	// 输出结果
	for (auto x : s1)
	{
		cout << x;
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

范围for虽然很香，但是有个致命的缺点：**不能倒着遍历，只有反向迭代器可以倒着遍历。 **

6.4 补充：迭代器的意义

范围for又和迭代器有啥关系呢？迭代器的意义又是什么呢？

1. 其实，范围for代码短，之所以是这么好用是因为：范围for的底层就是用迭代器实现的！！！

我们可以利用反汇编来看看代码底层：

范围for的底层就是调用了begin和end。

2. 迭代器提供了一种统一的方式访问和修改容器的数据

以下以vector容器为例

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v;
	// 尾插数据
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);

	// 迭代器
	vector<int>::iterator vit = v.begin();
	while (vit != v.end())
	{
		cout << *vit << ' ';
		vit++;
	}
	cout << endl;

	// 范围for
	for (auto e : v)
	{
		cout << e << ' ';
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

如果一个容器支持迭代器，那么它必定支持访问for，反之就不一定了。

这里再提一嘴，很多人认为下标访问是主流，但是使用下标访问的空间必须是连续的，所以当我拿出链表，阁下又该如何应对呢？因此迭代器是可以访问链表的。

3. 迭代器可以和算法配合使用

这里给大家介绍一个浅浅介绍一个算法(后序会补充)，-- sort

【文档描述】

【代码演示】

#include 
#include 
#include  // 算法库头文件
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v;
	// 尾插数据
	v.push_back(10);
	v.push_back(3);
	v.push_back(2);
	v.push_back(5);

	// 迭代器
	cout << "sort前：";
	for (auto x : v)
	{
		cout << x << ' ';
	}
	cout << endl;

	sort(v.begin(), v.end());
	
	// 迭代器打印sort后的结果
	cout << "sort后：";
	vector<int>::iterator vit = v.begin();
	while (vit != v.end())
	{
		cout << *vit << ' ';
		vit++;
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

【程序结果】

七、string的读入与输出

7.1 getline - 输入

注意：cin和scanf读取到空格或者回车就不再往后读取了

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1;
	// 输入
	cin >> s1;
	// 输出
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

而getline可以读入空格

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1;
	// 输入
	getline(cin, s1);
	// 输出
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

7.2 puts - 输出

因为string类重载了流插入<<和流提取>>，因此可以支持cin和cout的输入输出。除此之外还能用puts来输出string类的字符串（自带换行的）。注意：puts和printf只能打印内置类型的字符串，因此可以用c_str转化为C语言的字符串

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	string s1("hello world");
	puts(s1.c_str());

	return 0;
}

【输出结果】

八、string转化为其他类型

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	// 转整型
	int convert1 = stoi("1111111");
	double convert2 = stod("3.14");
	float convert3 = stof("6.66");

	cout << convert1 << endl;
	cout << convert2 << endl;
	cout << convert3 << endl;

	return 0;
}

【输出结果】

九、其他类型转string

#include 
#include 
using namespace std;

int main()
{
	// 整型转string
	string s1 = to_string(1111);

	// double转string 
	string s2 = to_string(3.14);

	return 0;
}

【输出结果】