c++ string类

一、摘要

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。

二、了解string类

（1）熟悉string

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

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 ;

2 string类的常用接口说明

 

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。

void Teststring ()

{

string s1 ; // 构造空的 string 类对象 s1

string s2 ( "hello bit" ); // 用 C 格式字符串构造 string 类对象 s2

string s3 ( s2 ); // 拷贝构造 s3

}

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。

3.vs和g++下string结构的说明

注意：下述结构是在 32 位平台下进行验证， 32 位平台下指针占 4 个字节。

vs 下 string 的结构

string 总共占 28 个字节 ，内部结构稍微复杂一点，先是 有一个联合体，联合体用来定义 string 中字

符串的存储空间 ：

当字符串长度小于 16 时，使用内部固定的字符数组来存放

当字符串长度大于等于 16 时，从堆上开辟空间

 

union _Bxty
{ // storage for small buffer or pointer to larger one
 value_type _Buf[_BUF_SIZE];
 pointer _Ptr;
 char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing
} _Bx;

这种设计也是有一定道理的，大多数情况下字符串的长度都小于 16 ，那 string 对象创建好之后，内

部已经有了 16 个字符数组的固定空间，不需要通过堆创建，效率高。

其次：还有 一个 size_t 字段保存字符串长度，一个 size_t 字段保存从堆上开辟空间总的容量

最后：还 有一个指针 做一些其他事情。

故总共占 16+4+4+4=28 个字节。

g++ 下 string 的结构

G++ 下， string 是通过写时拷贝实现的， string 对象总共占 4 个字节，内部只包含了一个指针，该指

针将来指向一块堆空间，内部包含了如下字段：

空间总大小

字符串有效长度

引用计数

struct _Rep_base
{
 size_type _M_length;
 size_type _M_capacity;
 _Atomic_word _M_refcount;
};