探索 C++ 标准库：std::string 库函数用法示例
目录
引言
一、构造函数
1.1 string()
1.2 string (const string& str)
1.3 string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos)
1.4 string (const char* s)
1.5 string (const char* s, size_t n)
1.6 string (size_t n, char c）
二、容量相关函数
2.1 size_t size() const
2.2 size_t length() const
2.3 size_t max_size() const
2.4 void resize (size_t n)&&void resize (size_t n, char c)
2.5 size_t capacity() const
2.6 void reserve (size_t n = 0)
2.7 void clear()
2.8 bool empty() const
2.9 void shrink_to_fit()
三、修改操作相关函数
3.1 string& operator+=
3.2 append
3.3 void push_back (char c)
3.4 assign
3.5 insert
3.6 erase
3.7 replace
3.8 void swap (string& str)
3.9 void pop_back()
结语
引言
在现代编程世界中，字符串是不可或缺的基本元素，而 C++ 标准库中的
std::string类则是在处理和操作字符串时的得力工具。无论是从构造字符串开始，还是进行子串提取、连接、比较等操作，std::string为开发者提供了广泛的功能，使字符串处理变得更加高效和便捷。
在本文中，我们将深入探索 std::string 类的多种功能和用法示例，帮助您更好地理解如何利用这些功能解决实际编程问题。无论您是初学者还是有经验的开发者，这些示例都将为您打开掌握字符串处理技巧的大门。
一、构造函数
1.1 string()
✨创建空字符串（默认构造函数） 
1.2 string (const string& str)
✨拷贝构造函数
1.3 string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos)
✨子串构造函数
参数解释
✨pos
一个表示起始位置的无符号整数值。
指定从源字符串的哪个位置开始提取子串，从 0 开始计数。
✨len（可选）
一个表示提取的子串的长度的无符号整数值。
默认情况下，如果没有指定该参数，将提取从起始位置 pos 到源字符串的末尾的全部内容。
如果指定了 len，则提取从位置 pos 开始的连续 len 个字符。
如果
len参数设置得很大，超过了源字符串的长度，构造函数会自动截取到源字符串的末尾为止，确保不会超出源字符串的范围。
1.4 string (const char* s)
✨从 C 字符串构造
1.5 string (const char* s, size_t n)
✨使用指向字符数组的指针以及长度来创建新字符串对象
1.6 string (size_t n, char c）
✨填充构造函数
二、容量相关函数
2.1 size_t size() const
✨获取有效字符长度
2.2 size_t length() const
✨获取有效字符长度（同size函数）
2.3 size_t max_size() const
✨ 返回字符串对象的最大可能大小（以字符为单位）
2.4 void resize (size_t n)&&void resize (size_t n, char c)
✨void resize(size_t n)
这个函数用于将字符串的大小更改为指定的大小
n，并且不提供填充字符。当新大小n大于当前大小时，它会将字符串扩展为新大小并用空字符填充。如果n小于当前大小，超出部分的字符将被截断。如果n等于当前大小，则不会执行任何操作。
✨void resize(size_t n, char c)
这个函数也用于将字符串的大小更改为指定的大小
n，但是提供了一个填充字符c。如果新大小n大于当前大小，字符串将增长并用填充字符c填充。如果n小于当前大小，超出部分的字符将被截断。如果n等于当前大小，则不会执行任何操作。
✨当n大于当前字符串容量时会自动进行扩容。
2.5 size_t capacity() const
✨用于获取字符串对象当前分配的内存容量（以字符为单位）
2.6 void reserve (size_t n = 0)
✨用于保留字符串对象的内存以容纳至少 n 个字符
✨解释一下此处容量为30的问题
笔者使用的Clion进行演示。创建空字符串或有效字符小于等于15时，编译器都会开辟15个字节的空间，当使用该函数进行扩容时，该编译器自动扩容2倍，因为该函数说明也是至少开辟到n个空间（如果n大于当前capacity），不同编译器、平台实现有所不同。
✨若n小于当前容量则不做处理
如果传递给
reserve函数的参数n值比当前字符串对象的容量小，那么函数会忽略该请求，不会进行任何内存调整或重新分配。
2.7 void clear()
✨用于清空字符串对象的内容，将其变为空字符串，分配的内存空间仍然保留。
2.8 bool empty() const
✨用于检查字符串对象是否为空，即其中是否没有字符。
#include
#include
int main() {
std::string emptyString = ("");
std::string nonEmptyString =("Hello, World!");
// 使用 empty() 函数检查字符串是否为空
if (emptyString.empty()) {
std::cout << "Empty String is empty!" << std::endl;
} else {
std::cout << "Empty String is not empty!" << std::endl;
}
if (nonEmptyString.empty()) {
std::cout << "Non-Empty String is empty!" << std::endl;
} else {
std::cout << "Non-Empty String is not empty!" << std::endl;
}
return 0;
}
2.9 void shrink_to_fit()
✨用于请求字符串对象释放多余的内存，使其内存使用与字符串的大小相匹配。
✨不保证一定会减小内存，因为内存管理取决于底层实现。
✨Clion在此情况就饿没有做处理，或许是因为它默认15字节为最小容量。
✨那让我们来试试扩大容量再试试
处理啦对吧！
三、修改操作相关函数
3.1 string& operator+=
✨用于将一个字符串或字符序列追加到当前字符串的末尾。
✨string& operator+= (const string& str)
这个运算符将另一个
std::string对象str追加到当前字符串的末尾，并返回当前字符串的引用。相当于将str的内容添加到当前字符串的末尾。
✨string& operator+= (const char* s)
这个运算符将以空字符结尾的 C 风格字符串（字符数组）
s追加到当前字符串的末尾，并返回当前字符串的引用。相当于将s的内容添加到当前字符串的末尾。
✨string& operator+= (char c)
这个运算符将字符
c追加到当前字符串的末尾，并返回当前字符串的引用。
#include
#include
int main() {
std::string myString = ("Hello");
// 使用 += 运算符将另一个字符串追加到当前字符串
std::string appendString = " there";
myString += appendString;
// 使用 += 运算符将 C-风格字符串追加到当前字符串
const char* cStyleStr = " and";
myString += cStyleStr;
// 使用 += 运算符将字符追加到当前字符串
char c = '!';
myString += c;
std::cout << "Modified String: " << myString << std::endl;
return 0;
}
3.2 append
✨append函数与+=运算符重载的效果类似。解释其中部分。
✨string& append(const string& str, size_t subpos, size_t sublen)
这个函数将另一个
std::string对象str中从索引subpos开始的长度为sublen的子串追加到当前字符串的末尾，并返回当前字符串的引用。
当 sublen 太大时， 函数可能会引发未定义的行为或错误。在使用这个函数时，需要确保 subpos 和 sublen 的值不会越界到超出 str 的有效范围。
✨string& append(const char* s, size_t n)
这个函数将 C 风格字符串（字符数组）
s中的前n个字符追加到当前字符串的末尾，并返回当前字符串的引用。
#include
#include
int main() {
std::string myString = ("Hello");
// 使用不同的 append 函数将不同内容追加到当前字符串
myString.append(" there"); // 追加另一个字符串
myString.append(" and more", 0, 4); // 追加子串
myString.append("!", 1); // 追加单个字符
myString.append(2, '*'); // 追加重复字符
std::cout << "Modified String: " << myString << std::endl;
return 0;
}
3.3 void push_back (char c)
✨用于将一个字符 c 追加到字符串的末尾，扩展字符串的内容。
#include
#include
int main() {
std::string myString("Hello");
// 使用 push_back 函数将字符追加到当前字符串
myString.push_back(' '); // 添加一个空格字符
myString.push_back('W'); // 添加字符 'W'
std::cout << "Modified String: " << myString << std::endl;
return 0;
}
3.4 assign
✨可以理解为赋值函数。其中大部分参数与append函数类似，此处不赘述。
✨append是在末尾追加，assign时相当于重新赋值。
#include
#include
int main() {
std::string myString;
// 使用 assign 函数分配不同内容给当前字符串
myString.assign("Hello"); // 分配字符串
std::cout << "String after assign: " << myString << std::endl;
myString.assign(" there", 1, 4); // 分配子串
std::cout << "String after assign (substring): " << myString << std::endl;
myString.assign("World"); // 重新分配字符串
std::cout << "String after re-assign: " << myString << std::endl;
myString.assign(3, '!'); // 分配重复字符
std::cout << "String after assign (repeat): " << myString << std::endl;
return 0;
}
3.5 insert
✨参数亦与之前介绍的函数类似，相信读者能够很容易理解。
#include
#include
int main() {
std::string myString = ("Hello World");
// 使用 insert 函数在不同位置插入内容
myString.insert(5, " there"); // 在位置 5 插入字符串
std::cout << "String after insert: " << myString << std::endl;
myString.insert(11, "!", 1); // 在位置 11 插入字符 '!'
std::cout << "String after insert (char): " << myString << std::endl;
myString.insert(0, 3, '*'); // 在位置 0 插入重复字符 '*'
std::cout << "String after insert (repeat): " << myString << std::endl;
return 0;
}
3.6 erase
✨用于从字符串中删除从位置 pos 开始的长度为 len 的字符序列。
✨默认值 npos 表示删除从 pos 开始的所有字符直到字符串的末尾。
#include
#include
int main() {
std::string myString("Hello, World!");
// 使用 erase 函数删除字符序列
myString.erase(5, 7); // 从位置 5 开始，删除 7 个字符
std::cout << "Modified String: " << myString << std::endl;
return 0;
}
如果
len的值超出了要删除的字符序列的实际长度，erase函数会从指定位置开始删除所有可用的字符，直到字符串的末尾。这不会引发错误，函数会尽量删除尽可能多的字符，而不会超出字符串的范围。
3.7 replace
✨string& replace(size_t pos, size_t len, const string& str)
在位置
pos处开始，用另一个std::string对象str的内容替换长度为len的字符序列，并返回当前字符串的引用。
✨string& replace(size_t pos, size_t len, const char* s)
在位置
pos处开始，用以空字符结尾的 C 风格字符串（字符数组）s替换长度为len的字符序列，并返回当前字符串的引用。
✨string& replace(size_t pos, size_t len, const char* s, size_t n)
在位置
pos处开始，用 C 风格字符串（字符数组）s中的前n个字符替换长度为len的字符序列，并返回当前字符串的引用。
如果
len的值超出了要替换的字符序列的实际长度，replace函数会从指定位置开始尽可能多地替换字符，直到字符串的末尾。这不会引发错误，函数会尽量替换尽可能多的字符，而不会超出字符串的范围。
如果
len的值小于要替换的字符序列的实际长度，函数会从指定位置开始替换指定长度的字符序列，然后字符串会收缩，被删除的字符序列会被新的字符序列取代。
#include
#include
int main() {
std::string myString("Hello, World!");
// 使用 replace 函数替换内容，len 超出了字符串的实际长度
myString.replace(7, 20, "Universe"); // 从位置 7 开始，替换 20 个字符（超出实际长度）
std::cout << "String after replace: " << myString << std::endl;
myString.assign("Hello, World!");
myString.replace(7, 5, "Hi, Universe"); // 从位置 7 开始，替换 5 个字符（字符串长度对应不上）
std::cout << "String after replace (len mismatch): " << myString << std::endl;
return 0;
}
3.8 void swap (string& str)
✨用于交换当前字符串对象与另一个字符串对象 str 之间的内容。
#include
#include
int main() {
std::string firstString = "Hello";
std::string secondString = "World";
std::cout << "Before swap:" << std::endl;
std::cout << "First String: " << firstString << std::endl;
std::cout << "Second String: " << secondString << std::endl;
// 使用 swap 函数交换两个字符串的内容
firstString.swap(secondString);
std::cout << "\nAfter swap:" << std::endl;
std::cout << "First String: " << firstString << std::endl;
std::cout << "Second String: " << secondString << std::endl;
return 0;
}
如果交换的两个字符串的容量不同，
swap函数会将容量一并交换，从而使得交换后的字符串对象具有对应的容量。这意味着，在交换后，字符串对象的内容和容量都会被交换。
#include
#include
int main() {
std::string firstString = "Hello";
std::string secondString = "World!!xxxxxxxxxxxxxxxxxx";
std::cout << "Before swap:" << std::endl;
std::cout << "First String: " << firstString << ", Capacity: " << firstString.capacity() << std::endl;
std::cout << "Second String: " << secondString << ", Capacity: " << secondString.capacity() << std::endl;
// 使用 swap 函数交换两个字符串的内容和容量
firstString.swap(secondString);
std::cout << "\nAfter swap:" << std::endl;
std::cout << "First String: " << firstString << ", Capacity: " << firstString.capacity() << std::endl;
std::cout << "Second String: " << secondString << ", Capacity: " << secondString.capacity() << std::endl;
return 0;
}
3.9 void pop_back()
✨用于从字符串的末尾移除一个字符，缩小字符串的长度。
#include
#include
int main() {
std::string myString = "Hello";
std::cout << "Before pop_back: " << myString << std::endl;
// 使用 pop_back 函数移除字符串末尾的字符
myString.pop_back();
std::cout << "After pop_back: " << myString << std::endl;
return 0;
}
结语
掌握了C++的“字符串大法”，让你的程序丰富多彩！ 通过
std::string类，你可以玩转连接、查找、插入、删除等操作，为你的代码增添绚丽色彩。无论你是刚入门还是老手，掌握这些技巧都将让你在编程的舞台上更加游刃有余。感谢阅读本文，愿你用“字符串魔法”创造出令人惊艳的程序世界！