C++中String的语法及常用接口用法
在C语言中，string是一个标准库类（class），用于处理字符串，它提供了一种更高级、更便捷的字符串操作方式，string 类提供了一系列成员函数和重载运算符，以便于对字符串进行操作和处理。
一、string类
在学习 string 前，我们不妨先来了解一下 string 类到底是什么，有什么用呢？我们先来了解一下基本的概念吧
C++标准库都是英语解释。我们也应该试着去适应，不懂的可以查阅。当然，在这里我就直接给出翻译，主要是以下内容：
字符串是表示字符序列的类；
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。
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)。
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)。
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。
二、string的常用见用法
2.1 string对象的构造
2.1.1 string对象的构造的使用方法
最为常用的无非就是我们用串string来构造一个对象，也就是存储一个字符，常用的方法有如下几点：
string()——构造空的 string 类对象，即空字符串；
string(const char* s)——用 char* 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)——拷贝构造函数。
下面是使用方法所对应的实例，帮助更好的理解其用法。
三、string常用结构的底层实现
3.1 初建结构
我们通过上述的构造，不难发现也不难理解string的底层其实就是一个字符指针，该指针指向一个数组。当然，我们还需要两个变量来维护其有效长度(_size)和数组容量(_capacity)。
其次，我们自己实现的string类为了区分std命名空间，我们可自己设置一个命名空间。处型的模拟实现如下：
namespace gtm
{
class string
{
public:
//string()
// :_str(new char[1])
// , _size(0)
// ,_capacity(0)
//{
//}
//string(const char* str)
// :_str(new char[strlen(str) + 1]) //三次strlen函数，效率低。
// ,_size(strlen(str))
// ,_capacity(strlen(str))
//{
// strcpy(_str, str);
//}
// 不再使用strlen函数，初始化列表与变量声明顺序固定
string(const char* str = "") //默认空串。注意：空串是以 \0 结尾
{
_size = strlen(str);
_capacity = _size;
_str = new char[_size + 1];
strcpy(_str, str);
}
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity;
};3.2 返回大小和容量
这两个部分，是比较容易实现的两部分。同时也是较为常用的两部分。具体如下：
size_t size() const
{
return _size;
}
size_t capacity() const
{
return _capacity;
}3.3 拷贝构造和赋值重载
这两部分较为复杂的两部分。其中均需要深拷贝去实现完成，而浅拷贝是不可以的。注意：拷贝构造使用一个已定义变量去初始化另一个变量，赋值重载是两个已定义变量进行赋值。
具体实现如下：
//深拷贝
//string(const string& s)
// :_str(new char[s._capacity+1])
// ,_size(s._size)
// ,_capacity(s._capacity)
//{
// strcpy(_str, s._str);
//}
void swap(string& tmp)
{
//调用全局的swap
::swap(_str, tmp._str);
::swap(_size, tmp._size);
::swap(_capacity, tmp._capacity);
}
//借助变量tmp
string(const string& s)
:_str(nullptr)
, _size(0)
, _capacity(0)
{
string tmp(s._str);
swap(tmp);
}
//赋值
//string& operator=(const string& s)
//{
// if(this == &s)
// {
// return *this;
// }
// //先开空间拷贝数据，以防new失败销毁原来的空间
// char* tmp = new char[s._capacity + 1];
// strcpy(tmp, s._str);
// delete[] _str;
// _str = tmp;
// _size = s._size;
// _capacity = s._capacity;
// return *this;
// //delete[] _str;
// //_str = new char[s._capacity + 1];
// //strcpy(_str, s._str);
// //_size = s._size;
// //_capacity = s._capacity;
// return *this;
//}
//string& operator=(const string& s)
//{
// if(this == &s)
// {
// return *this;
// }
// string tmp(s._str);
// swap(tmp);
// return *this;
//}
string& operator=(string s)
{
if (this == &s)
{
return *this;
}
swap(s);
return *this;
}上述的辅助重载我们巧妙地借助了临时变量s。当赋值完成后，出了作用域s会自动调用戏后进行销毁，这里是需要反复理解的。
3.4 扩容（reserve）
我们可简单的理解reserve为扩容（扩容的前提为要求的容量比原来的大），但是我们要记得把字符数组中原有的内容拷贝过来，并且释放之前所动态开辟的空间。 具体实现如下：
void reserve(size_t capacity)
{
if (capacity > _capacity)
{
char* tmp = new char[capacity + 1];
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_capacity = capacity;
}
}3.5 插入（push_back、append、operator+=、insert）
插入的实现，主要的点就是是否要进行扩容。其次，当我们实现push_back和append后，其他的均可复用这两个结构进行实现。具体实现如下：
void push_back(char ch)
{
if (_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
_str[_size] = ch;
_size++;
_str[_size] = '\0';
}
void append(const char* str)
{
size_t len = strlen(str);
if (len + _size > _capacity)
{
reserve(len + _size >= _capacity * 2 ? len + _size : _capacity * 2);
}
strcpy(_str + _size, str);
_size += len;
}
void append(const string& s)
{
append(s._str);
}
void append(int n, char ch)
{
reserve(_size + n);
for (int i = 0; i < n; i++)
{
push_back(ch);
}
}
string& operator+= (char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
string& operator+= (const char* str)
{
append(str);
return *this;
}
string& insert(size_t pos, char ch)
{
assert(pos <= _size);
if (_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
//注意，当运算数一个是有符号，另一个是无符号时，有符号的运算数会强制类型转换为无符号数。pos等于0的位置插入，end--后为超大数据，会出错。
//int end = _size;
//while (end >= (int)pos)
//{
// _str[end + 1] = _str[end];
// end--;
//}
size_t end = _size+1;
while (end > pos)
{
_str[end] = _str[end - 1];
end--;
}
_str[pos] = ch;
_size++;
return *this;
}
string& insert(size_t pos, const char* str)
{
assert(pos <= _size);
size_t len = strlen(str);
if (len + _size > _capacity)
{
reserve(len + _size >= _capacity * 2 ? len + _size : _capacity * 2);
}
size_t end = _size + len;
while (end >= pos+len)
{
_str[end] = _str[end - len];
end--;
}
for (int i = pos,j=0; j < len;j++, i++)
{
_str[i] = str[j];
}
_size += len;
return *this;
}string 在C++中算是比较重要的了，也是入门时必须所学的容器。在平常中使用的频率较高，所以我们不仅要掌握其简单的用法，更应该去了解其底层的实现。这有助于我们后续的使用和理解。本篇文章列举出了string中常用的语法和接口底层的底层实现，这些都是我们应该熟练掌握的内容。