C++入门指南：string类文档详细解析（非常经典，建议收藏）

素颜马尾好姑娘i 2024-02-19 08:23 58阅读 0赞

#### C++入门指南：string类 ####

*  一、 string类解读
 *  二·、 string类的常用接口说明
 *   *  2.1 string类对象的常见构造
     *  2.2 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 string类对象的修改操作
     *  2.5 string类非成员函数
 *  三、 vs和g++下string结构的说明

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## 一、 string类解读 ##

[string类文档][string]  
**具体如下：**  
![在这里插入图片描述][0b05133d5f5a4a0fb5266f41b39fa017.png]  
**注意：以下翻译只做参考。**

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。

## 二·、 string类的常用接口说明 ##

### 2.1 string类对象的常见构造 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>(<a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/string/" rel="nofollow">constructor</a>)函数名称</th> 
   <th>功能说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>string()</td> 
   <td>构造空的string类对象，即空字符串</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>string(const char* s)</td> 
   <td>用C-string来构造string类对象</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>string(size_t n, char c)</td> 
   <td>string类对象中包含n个字符c</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>string(const string&amp;s)</td> 
   <td>拷贝构造函数</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数名称</th> 
   <th>函数功能</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/size/" rel="nofollow">size</a>（重点）</td> 
   <td>返回字符串有效字符长度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/length/" rel="nofollow">length</a></td> 
   <td>返回字符串有效字符长度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/capacity/" rel="nofollow">capacity</a></td> 
   <td>返回空间总大小</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/empty/" rel="nofollow">empty</a> （重点）</td> 
   <td>检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/clear/" rel="nofollow">clear</a> （重点）</td> 
   <td>清空有效字符</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/reserve/" rel="nofollow">reserve</a> （重点）</td> 
   <td>为字符串预留空间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/resize/" rel="nofollow">resize</a> （重点）</td> 
   <td>将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

小tips：

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。

**代码演示：**

### 2.3 string类对象的访问及遍历操作 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数名称</th> 
   <th>功能说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/operator%5B%5D/" rel="nofollow">operator[]</a> （重点）</td> 
   <td>返回pos位置的字符，const string类对象调用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/begin/" rel="nofollow">begin</a>+ <a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/end/" rel="nofollow">end</a></td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/rbegin/" rel="nofollow">rbegin</a> + <a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/rend/" rel="nofollow">rend</a></td> 
   <td>rbegin 获取最后一个字符的迭代器 + end获取第一个字符上一个位置的迭代器</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>范围for</td> 
   <td>C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 2.4 string类对象的修改操作 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数名称</th> 
   <th>功能说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/push_back/" rel="nofollow">push_back</a></td> 
   <td>在字符串后尾插字符c</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/append/" rel="nofollow">append</a></td> 
   <td>在字符串后追加一个字符串</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/operator+=/" rel="nofollow">operator+=</a> (重点)</td> 
   <td>在字符串后追加字符串str</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/c_str/" rel="nofollow">c_str</a>(重点)</td> 
   <td>返回C格式字符串</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/find/" rel="nofollow">find</a> + npos(重点)</td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/rfind/" rel="nofollow">rfind</a></td> 
   <td>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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/substr/" rel="nofollow">substr</a></td> 
   <td>在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>小tips:</td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  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。
 *  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 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数</th> 
   <th>功能说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/operator+/" rel="nofollow">operator+</a></td> 
   <td>尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/operator%3E%3E/" rel="nofollow">operator&gt;&gt;</a> （重点）</td> 
   <td>输入运算符重载</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/operator%3C%3C/" rel="nofollow">operator&lt;&lt;</a> （重点）</td> 
   <td>输出运算符重载</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/getline/" rel="nofollow">getline</a> （重点）</td> 
   <td>获取一行字符串</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/operators/" rel="nofollow">relational operators</a> （重点）</td> 
   <td>大小比较</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 三、 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。  
![在这里插入图片描述][efab56b6e46747dbbdc2e82a4fc998c5.png_pic_center]

*  g++下string的结构  
    \++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  
     。指向堆空间的指针，用来存储字符串

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

--------------------

[C++\_String增删查改模拟实现][C_String]

[string]: https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/?kw=string
[0b05133d5f5a4a0fb5266f41b39fa017.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/19/756d1595b8ca43b2888daa13686c4816.png
[efab56b6e46747dbbdc2e82a4fc998c5.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/19/389ee5bfa41e4f6eaf51f75af6d322d2.png
[C_String]: http://t.csdnimg.cn/kVobr