string类

一、string类的介绍

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_stringstring;
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;
 

二、string类的常用接口

2.1、string类对象的常见构造

函数名称	功能说明
string()	构造空的string类对象，即空字符串
string(const char* s)	用C-string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

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
}

2.2、string类对象的容量操作

函数名称	功能说明
size	返回字符串有效字符长度
length	返回字符串有效字符长度
capacity	返回空间总大小
empty	检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false
clear	清空有效字符
reserve	为字符串预留空间**
resize	将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充

代码演示

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include 
using namespace std;

#include 


// 测试string容量相关的接口
// size/clear/resize
void Teststring1()
{
	// 注意：string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出
	string s("hello!!!");
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.length() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;

	// 将s中的字符串清空，注意清空时只是将size清0，不改变底层空间的大小
	s.clear();
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;

	// 将s中有效字符个数增加到10个，多出位置用'a'进行填充
	// “aaaaaaaaaa”
	s.resize(10, 'a');
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;

	// 将s中有效字符个数增加到15个，多出位置用缺省值'\0'进行填充
	// "aaaaaaaaaa\0\0\0\0\0"
	// 注意此时s中有效字符个数已经增加到15个
	s.resize(15);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;

	// 将s中有效字符个数缩小到5个
	s.resize(5);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;
}

//====================================================================================
void Teststring2()
{
	string s;
	// 测试reserve是否会改变string中有效元素个数
	s.reserve(100);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;

	// 测试reserve参数小于string的底层空间大小时，是否会将空间缩小
	s.reserve(50);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
}

// 利用reserve提高插入数据的效率，避免增容带来的开销
//====================================================================================
void TestPushBack()
{
	string s;
	size_t sz = s.capacity();
	cout << "making s grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		s.push_back('c');
		if (sz != s.capacity())
		{
			sz = s.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

// 构建vector时，如果提前已经知道string中大概要放多少个元素，可以提前将string中空间设置好
void TestPushBackReserve()
{
	string s;
	s.reserve(100);
	size_t sz = s.capacity();

	cout << "making s grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		s.push_back('c');
		if (sz != s.capacity())
		{
			sz = s.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}




//
// 测试string：
// 1. 插入(拼接)方式：push_back  append  operator+= 
// 2. 正向和反向查找：find() + rfind()
// 3. 截取子串：substr()
// 4. 删除：erase
void Teststring5()
{
	string str;
	str.push_back(' ');   // 在str后插入空格
	str.append("hello");  // 在str后追加一个字符"hello"
	str += 'b';           // 在str后追加一个字符'b'   
	str += "it";          // 在str后追加一个字符串"it"
	cout << str << endl;
	cout << str.c_str() << endl;   // 以C语言的方式打印字符串

	// 获取file的后缀
	string file("string.cpp");
	size_t pos = file.rfind('.');
	string suffix(file.substr(pos, file.size() - pos));
	cout << suffix << endl;

	// npos是string里面的一个静态成员变量
	// static const size_t npos = -1;

	// 取出url中的域名
	string url("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");
	cout << url << endl;
	size_t start = url.find("://");
	if (start == string::npos)
	{
		cout << "invalid url" << endl;
		return;
	}
	start += 3;
	size_t finish = url.find('/', start);
	string address = url.substr(start, finish - start);
	cout << address << endl;

	// 删除url的协议前缀
	pos = url.find("://");
	url.erase(0, pos + 3);
	cout << url << endl;
}

int main()
{
	return 0;
}

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。

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
 

2.3、string类对象的访问及遍历

函数名称	功能说明
operator[]	返回pos位置的字符，const string类对象调用
begin+ end	begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭 代器
rbegin + rend	begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭 代器
范围for	C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式

/ string的遍历
// begin()+end()   for+[]  范围for
// 注意：string遍历时使用最多的还是for+下标 或者 范围for(C++11后才支持)
// begin()+end()大多数使用在需要使用STL提供的算法操作string时，比如：采用reverse逆置string
void Teststring3()
{
	string s1("hello ");
	const string s2("Hello ");
	cout << s1 << " " << s2 << endl;
	cout << s1[0] << " " << s2[0] << endl;

	s1[0] = 'H';
	cout << s1 << endl;

	// s2[0] = 'h';   代码编译失败，因为const类型对象不能修改
}

void Teststring4()
{
	string s("hello ");
	// 3种遍历方式：
	// 需要注意的以下三种方式除了遍历string对象，还可以遍历是修改string中的字符，
	// 另外以下三种方式对于string而言，第一种使用最多
	// 1. for+operator[]
	for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
		cout << s[i] << endl;

	// 2.迭代器
	string::iterator it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it << endl;
		++it;
	}

	// string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
	// C++11之后，直接使用auto定义迭代器，让编译器推到迭代器的类型
	auto rit = s.rbegin();
	while (rit != s.rend())
		cout << *rit << endl;

	// 3.范围for
	for (auto ch : s)
		cout << ch << endl;
}

2.4、string类对象的修改

函数名称	功能说明
push_back	在字符串后尾插字符c
append	在字符串后追加一个字符串
operator+= (重点)	在字符串后追加字符串str
c_str(重点)	返回C格式字符串
find + npos(重点)	从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符在字符串中的位置
rfind	从字符串pos位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置
substr	在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

注意：
1. 在string尾部追加字符时，s.push_back(c) / s.append(1, c) / s += 'c'三种的实现方式差不多，一般情况下string类的+=操作用的比较多，+=操作不仅可以连接单个字符，还可以连接字符串。
2. 对string操作时，如果能够大概预估到放多少字符，可以先通过reserve把空间预留好。

2.5、string类非成员函数

函数	功能说明
operator+	尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低
operator>>	输入运算符重载
operator<<	输出运算符重载
getline	获取一行字符串
relational operators	大小比较

三、模拟实现string类

为了防止string类和库函数重名，我们把我们的代码写在命名空间里。

#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
using namespace std;
#include 
#include 
namespace LYL
{
	class string
	{
	public:
		//迭代器
		typedef char* iterator;
		//const 修饰的迭代器
		typedef const char* const_iterator;
		iterator begin()
		{
			return _str;
		}
		iterator end()
		{
			return _str + _size;
		}
		const_iterator begin() const
		{
			return _str;
		}
		const_iterator end() const
		{
			return _str + _size;
		}
		//构造函数
		string(const char* str = "") :
			_size(strlen(str))
		{
			_capacity = _size == 0 ? 3 : _size;
			_str = new char[_capacity + 1];
			strcpy(_str, str);
		}
		//拷贝构造函数

		string(const string& s) 
			:_size(s._size), 
			_capacity(s._capacity)
		{
			_str = new char[s._capacity + 1];
			strcpy(_str, s._str);
		}
		//运算符重载
		//=运算符重载
		string& operator=(const string& s)
		{
			if (this != &s)
			{
				char* tmp = new char[s._capacity + 1];
				strcpy(tmp, s._str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;

				_size = s._size;
				_capacity = s._capacity;
			}
			return *this;
		}
		//[]运算符重载
		char& operator[](size_t pos) const
		{
			assert(pos < _size);
			return _str[pos];
		}
		char& operator[](size_t pos)
		{
			assert(pos < _size);
			return _str[pos];
		}

		//析构函数
		~string()
		{
			_capacity = 0;
			_size = 0;
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
		}

		// 不修改成员变量数据的函数，最好都加上const

		//函数c_str的实现
		const char* c_str()
		{
			return _str;
		}

		//size()函数实现
		size_t size() const
		{
			return _size;
		}

		//capacity()函数实现
		size_t capacity() const
		{
			return _capacity;
		}
		bool operator>(const string& s) const
		{
			return strcmp(s._str, this->_str) > 0;
		}
		bool operator==(const string& s)
		{
			return strcmp(s._str, _str) == 0;
		}
		bool operator>=(const string& s)
		{
			return _str > s._str || _str == s._str;
			//return *this > s || *s == this;   这里如果没有用const修饰函数，*this和s的位置就不可以改变，改变了就是权限放大。
		}
		bool operator<(const string& s)
		{
			return !(*this >= s);
		}
		bool operator<=(const string& s)
		{
			return !(*this > s);
		}
		bool operator!=(const string& s)
		{
			return !(*this == s);
		}

		//reserve函数实现（开辟空间）
		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > _capacity)
			{
				//扩容
				char* tmp = new char[n + 1];
				strcpy(tmp, _str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;
				_capacity = n;
			}
		}

		//resize函数实现（开除的空间并初始化）
		void resize(size_t n, char ch = '\0')
		{
			if (_size >= n)
			{
				//删除数据----保留前n个数据
				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}
			else
			{
				if (_capacity < n)
				{
					//空间不够先扩容
					reserve(n);
				}

				size_t i = _size;
				while (i < n)
				{
					_str[i] = ch;
					i++;
				}
				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}
		}

		//push_back函数实现
		//在字符串后添加一个字符
		void push_back(char ch)
		{
			if (_size + 1 > _capacity)
			{
				reserve(_capacity * 2);
			}
			_str[_size] = ch;
			_str[_size++] = '\0';
		}

		//qppend函数实现
		//在字符串后添加一个字符串
		void append(const char* str)
		{
			size_t len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reserve(_capacity + len);
			}

			strcpy(_str + _size, str);
			_size += len;
		}
		string& operator+=(char ch)
		{
			push_back(ch);
			return *this;
		}

		string& operator+=(const char* str)
		{
			append(str);
			return *this;
		}

		//insert函数实现
		//函数重载，一个插入字符，一个插入字符串
		string& insert(size_t pos, char ch)
		{
			assert(pos <= _size);
			if (_size + 1 > _capacity)
			{
				reserve(2 * _capacity);
			}
			size_t end = _size + 1;
			while (end > pos)
			{
				_str[end] = _str[end - 1];
				end--;
			}
			_str[pos] = ch;
			_size += 1;
			return *this;
		}
		string& insert(size_t pos, const char* str)
		{
			assert(pos <= _size);
			size_t len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reserve(_size + len);
			}
			//挪动数据
			size_t end = _size + len;
			while (end > pos + len - 1)
			{
				_str[end - pos] = _str[end];
				end--;
			}
			//拷贝数据
			strncpy(_str + pos, str, len);
			_size += len;
			return *this;
		}
		//erase函数实现
		string& erase(size_t pos, size_t len = npos)
		{
			assert(pos < _size);
			if (len == npos || pos + len >= _size)
			{
				_str[pos] = '\0';
				_size = pos;
			}
			else
			{
				strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
				_size -= len;
			}
			return *this;
		}

		//swap函数实现
		void swap(string& s)
		{
			std::swap(_str, s._str);
			std::swap(_size, s._size);
			std::swap(_capacity, s._capacity);
		}
		//find 函数实现
		//默认从0开始找
		size_t find(char ch, size_t pos = 0)
		{
			assert(pos < _size);
			for (size_t i = pos; i < _size; i++)
			{
				if (_str[i] == ch)
				{
					return i;
				}
			}
			return npos;
		}
		//函数重载找子串
		size_t find(const char* str, size_t pos = 0)
		{
			assert(_size > pos);
			//复用strstr
			char* p = strstr(_str + pos, str);
			if (p == nullptr)
			{
				return npos;
			}
			else
			{
				return p - _str;//指针减去指针为两个指针间的距离，也就是下标
			}
		}

		void clear()
		{
			_str[0] = '\0';
			_size = 0;
		}

	private:
		char* _str;
		size_t _size;
		size_t _capacity;

		static const size_t npos;
		//static const size_t nops=-1;
		//static const double dpos = 1.1; //不可以
	};


	const size_t string::npos = -1; //size_t为无符号整型，这里等于-1相当于等于最大整数

	//流提取  <<
	std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const string& s)
	{
		for (auto ch : s)
		{
			out << ch;
		}
		return out;
	}

	//流插入 >>
	std::istream& operator>>(std::istream& in, string& s)
	{
		s.clear();
		char ch = in.get();
		char buff[128];
		size_t i = 0;
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			buff[i++] = ch;
			if (i == 127)
			{
				buff[127] = '\0';
				s += buff;
				i = 0;
			}
			ch = in.get();
		}
		if (i != 0)
		{
			buff[i] = '\0';
			s += buff;
		}
		return in;
	}

四、string相关OJ题

415. 字符串相加 - 力扣（LeetCode）

当我们学完string类时就可以使用库函数，这种题就相对

class Solution {
public:
    string addStrings(string num1, string num2) 
    {
        int carry=0;//进位
        int end1=num1.size()-1;
        int end2=num2.size()-1;
        string s;

        while(end1>=0||end2>=0)
        {
            int val1=0;
            if(end1>=0)
            {
                val1=num1[end1]-'0';
            }
            int val2=0;
            if(end2>=0)
            {
                val2=num2[end2]-'0';
            }
            int sum=val1+val2+carry;
            if(sum>9)
            {
                sum-=10;
                carry=1;
            }
            else
            {
                carry=0;
            }
            s.insert(0,1,sum+'0');
            end1--;
            end2--;
        }
        if(carry==1)
        {
            s.insert(0,1,'1');
        }
        return s;
    }

};