C++： string类

目录

1.什么是string类

2.string类的常用接口

2.1 string类对象的构造

 2.2 常用的string类对象的容量操作

 2.3 string类对象的访问及遍历操作

 2.4 常见string类对象操作

3.string类的模拟实现

4.深浅拷贝问题

1.浅拷贝

2.深拷贝

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1.什么是string类

std::string在C++中也扮演着非常重要的角色，用于表示和操作字符串数据。

在使用string时要包含头文件#include和using namespace std;

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。

2.string类的常用接口

string类提供了丰富的接口功能

2.1 string类对象的构造

(1) string();         

空字符串构造函数（默认构造函数）
构造一个长度为零字符的空字符串。
(2) string(const string&str);           

复制构造函数
构造 str 的副本。
(3) string(const string&str,size_t pos,size_t len=npos);       

substring 构造函数
复制 str 中从字符位置 pos 开始并跨越 len 字符的部分（如果任一str 太短或 len 为 string：：npos，则复制到 str 末尾）。
(4) string(const char*s);
复制 s 指向的以 null 结尾的字符序列（C 字符串）。
(5) string(const char*s,size_t n);
从 s 指向的字符数组中复制前 n 个字符。
(6) string(size_t n,char c);

Fill 构造函数
用字符 c 的 n 个连续副本填充字符串。
(7) template   string(InputIterator first,InputIterator last);

Range 构造函数
以相同的顺序复制 [first，last] 范围内的字符序列。

 2.2 常用的string类对象的容量操作

1.size函数

返回字符串有效长度

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.length函数

返回字符串有效字符长度

3.resize函数

将字符串大小调整为 n 个字符的长度。

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。

如果 n 小于当前字符串长度，则当前值将缩短为其前 n 个字符，并删除第 n 个字符以外的字符。如果 n 大于当前字符串长度，则通过在末尾插入任意数量的字符来扩展当前内容，以达到 n 的大小。如果指定了 c，则新元素将初始化为 c 的副本，否则，它们是值初始化的字符（null 字符）。

4.reserve函数

使字符串容量适应计划的大小更改，长度不超过 n 个字符。

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。

如果 n 大于当前字符串容量，则该函数会导致容器将其容量增加到 n 个字符（或更大）。在其他情况下，它被视为收缩字符串容量的非绑定请求：容器实现可以自由地优化，并使字符串的容量大于 n。此函数对字符串长度没有影响，并且无法更改其内容。

5.capacity函数

返回空间总大小

6.empty函数

判断字符串是否为空

7.clear函数

清空有效字符，clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

 2.3 string类对象的访问及遍历操作

1.operator[]

 返回对字符串中位置 pos 处的字符的引用

// string::operator[]
#include 
#include 

int main ()
{
  std::string str ("Test string");
  for (int i=0; i

2.迭代器遍历

 

// string::begin/end
#include 
#include 

int main ()
{
  std::string str ("Test string");
  for ( std::string::iterator it=str.begin(); it!=str.end(); ++it)
    std::cout << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

 2.4 常见string类对象操作

1.push_back函数

将字符 c 追加到字符串的末尾，使其长度增加 1。

2.pop_back函数

删除字符串的最后一个字符，从而有效地将其长度减少 1。

3.append函数

通过在字符串当前值的末尾追加其他字符来扩展字符串

4.swap函数

通过 str 的内容交换容器的内容，str 是另一个字符串对象。长度可能不同。调用此成员函数后，此对象的值是 str 在调用之前的值，str 的值是此对象在调用之前的值。请注意，存在一个具有相同名称的非成员函数 swap，该算法使用行为类似于此成员函数的优化重载该算法。

5.erase函数

擦除部分字符串，缩短其长度

（1）擦除字符串值中从字符位置 pos 开始并跨越 len 字符的部分（如果内容太短或 len 为 string：：npos，则擦除直到字符串末尾的部分。
请注意，默认参数会擦除字符串中的所有字符（如成员函数 clear）。
（2）擦除 p 所指的字符。
（3）擦除 [first，last] 范围内的字符序列。

6.insert函数

在字符串中插入其他字符，紧挨着 pos（或 p）指示的字符：

(1) string

插入 str 的拷贝

(2) substring

插入 str 的子字符串的拷贝。子字符串是 str 的一部分，它从字符位置 subpos 开始并跨越 sublen 字符（或者直到 str 的末尾，如果任一 str 太短或 sublen 是 npos）

(3) c-string

插入由 s 指向的以 null 结尾的字符序列（C 字符串）所构成的字符串的拷贝。

(4) buffer

在 s 指向的字符数组中插入前 n 个字符的副本。

(5) fill

插入字符 c 的 n 个连续副本

(6) single character

插入字符 c。

(7) range

以相同的顺序插入 [first，last] 范围内字符序列的副本。

7.operator+=函数

通过在字符串当前值的末尾追加其他字符来扩展字符串

3.string类的模拟实现

#pragma once
#include
#include
using namespace std;
namespace wjc
{
	class string
	{
	public:
		typedef char* iterator;
		typedef const char* const_iterator;
		/*string()
			:_size(0)
			,_capacity(0)
			,_str(new char[1])
		{
			_str[1] = '\0';
		}*/
		iterator begin()
		{
			return _str;
		 }


		iterator end()
		{
			return _str + _size;
		}


		const_iterator  begin()const
		{
			return _str;
		}


		const_iterator  end()const
		{
			return _str + _size;
		}
		string(const char* str = "")
		{
			_size = strlen(str);
			_capacity = _size;
			_str = new char[_capacity + 1];
			strcpy(_str, str);
		}


		string(const string& s)
		{
			_size = s._size;
			_str = new char[s._capacity + 1];
			strcpy(_str, s._str);
			_capacity = s._capacity;
		}


		string& operator=(const string s)
		{
			if (this != &s)
			{
				string tmp(s);
				this->swap(tmp);
			}
			return *this;
		}


		void push_back(char c)
		{
			if (_size == _capacity)
			{
				size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : (_capacity * 2);
				reserve(newcapacity);
			}
			_str[_size++] = c;
			_str[_size] = '\0';
		}


		string& operator+=(char c)
		{
			push_back(c);
			return *this;
		}
		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > _capacity)
			{
				char* temp = new char[n+1];
				strcpy(temp, _str);
				delete[] _str;
				_str = temp;
				_capacity = n;
			}
		}
		void append(const char* str)
		{
			size_t len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reserve(_size + len);
			}
			strcpy(_str + _size, str);
			_size = _size + len;
		}


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


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


		void swap(string& s)
		{
			std::swap(_str, s._str);
			std::swap(_size, s._size);
			std::swap(_capacity, s._capacity);
		}


		const char* c_str()const
		{
			return _str;
		}
		bool empty()const
		{
			return (_str[0] == '\0');
		}
		void resize(size_t newsize, char c = '\0')
		{
			if (newsize > _size)
			{
				if (newsize > _capacity)
				{
					reserve(newsize);
				}
				memset(_str + _size, c, newsize - _size);
			}
			_size = newsize;
			_str[newsize] = '\0';
		}
		
		char& operator[](size_t index)
		{
			assert(index <= _size);
			return _str[index];
		}


		const char& operator[](size_t index)const
		{
			assert(index <= _size);
			return _str[index];
		}
		//relational operators


		bool operator<(const string& s)
		{
			return strlen(_str) < strlen(s.c_str());
		}


		bool operator<=(const string& s)
		{
			return strlen(_str) <= strlen(s.c_str());
		}


		bool operator>(const string& s)
		{
			return strlen(_str) > strlen(s.c_str());
		}


		bool operator>=(const string& s)
		{
			return strlen(_str) >= strlen(s.c_str());
		}


		bool operator==(const string& s)
		{
			return !strcmp(_str,s.c_str());
		}


		bool operator!=(const string& s)
		{
			return strcmp(_str, s.c_str());
		}
		// 返回c在string中第一次出现的位置


		size_t find(char c, size_t pos = 0) const
		{
			for (int i = pos; i < _size; i--)
			{
				if (_str[pos] == c)
					return i;
			}
			return npos;
		}


		// 返回子串s在string中第一次出现的位置


		size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const
		{
			const char* p = strstr(_str + pos, s);
			if (p == nullptr)
			{
				return npos;
			}
			else
			{
				return p - _str;
			}
		}


		// 在pos位置上插入字符c/字符串str，并返回该字符的位置


		string& insert(size_t pos, char c)
		{
			assert(pos <= _size);
			if (_size == _capacity)
			{
				size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
				reserve(newcapacity);
			}
			size_t end = _size + 1;
			while (end > pos)
			{
				_str[end] = _str[end - 1];
				--end;
			}
			_str[pos] = c;
			_size++;
			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);
			}
			size_t end = _size;
			while (end >= pos)
			{
				_str[end + len] = _str[end];
				--end;
			}
			strncpy(_str + _size, str, len);
			_size += len;
		}






		// 删除pos位置上的元素，并返回该元素的下一个位置


		string& erase(size_t pos, size_t len);
		~string()
		{
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
			_capacity=_size = 0;
		}


		const char* c_str()
		{
			return _str;
		}
		size_t size()
		{
			return _size;
		}
		size_t capacity()
		{
			return _capacity;
		}


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


		const static size_t npos = -1;
	};


	ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
	{
		for (auto e : s)
		{
			out << e;
		}
		return out;
	}


	istream& operator>>(istream& in, string& s)
	{
		s.clear();
		char buf[128];
		char ch = in.get();
		int i = 0;
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			buf[i++] = ch;
			if (i == 127)
			{
				buf[i] = '\0';
				s += buf;
				i = 0;
			}
			ch = in.get();
		}
		if (i > 0)
		{
			buf[i] = '\0';
			s += buf;
		}
		return in;
	}




	
}
	

4.深浅拷贝问题

1.浅拷贝

浅拷贝：也称位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来 。如果 对象中管理资源 ，最后就会 导致多个对象共 享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该资源已经被释放，以为 还有效，所以当继续对资源进项操作时，就会发生发生了访问违规 。

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
using namespace std;


class String
{
public:
	String(const char* str = "")
	{
		// 构造String类对象时，如果传递nullptr指针，可以认为程序非
		if (nullptr == str)
		{
			assert(false);
			return;
		}
		_str = new char[strlen(str) + 1];
		strcpy(_str, str);
	}
	~String()
	{
		if (_str)
		{
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
		}
	}
private:
	char* _str;
};

int main()
{
	String s1 = "jackson";
	String s2(s1);
	return 0;
}

发现s1与s2共用一块空间。 

运行会出现

因为没有显示定义String的拷贝构造函数，编译器会调用默认拷贝，会导致s1和s2共用一块空间，最终销毁时调用析构函数会使同一块空间释放两次而出现程序崩溃。

2.深拷贝

如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出。一般情况都是按照深拷贝方式提供。

String(const String &s)
		:_str(nullptr)
	{
		String Tmp(s._str);
		std::swap(_str, Tmp._str);
	}

显示定义拷贝构造，s1与s2拥有不同的空间。