【C++】string类基本用法

快来打我* 2024-03-25 08:53 46阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  string类基本用法
 *   *  1. 为什么要学习string类？
     *   *  1.1 C语言中的字符串
     *  2. 标准库中的string类
     *  2.1 string类
     *   *  2.2 string类的常用接口说明
     *  小试牛刀
     *   *  1. 仅仅反转字母
         *  2. 字符串中第一个唯一字符
         *  3. 字符串中最后一个单词的长度

## string类基本用法 ##

### 1. 为什么要学习string类？ ###

#### 1.1 C语言中的字符串 ####

C语言，字符串是以/0结尾的一些字符的集合，为了操作方便。C语言标准库中提供了一些str系列的函数，但是这些库函数是与字符串分开的，不符合OOP的思想，而且底层空间需要自己管理，稍不注意可能造成越界访问。

什么是OOP思想？

> 面向过程编程OPP：Procedure Oriented Programming，是一种以事物为中心的编程思想。主要关注“怎么做”，即完成任务的具体细节。
> 
> 面向对象编程OOP：Object Oriented Programming，是一种以对象为基础的编程思想。主要关注“谁来做”，即完成任务的对象。
> 
> 面向切面编程AOP：Aspect Oriented Programming，基于OOP延伸出来的编程思想。主要实现的目的是针对业务处理过程中的切面进行提取，它所面对的是处理过程中的某个步骤或阶段，以获得逻辑过程中各部分之间低耦合性的隔离效果。

### 2. 标准库中的string类 ###

### 2.1 string类 ###

1.  字符串是表示字符序列的类
2.  标准的字符串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串的设计特性
3.  string类是使用char作为它的字符类型，使用它默认的char\_traits和分配类型
4.  string是basic\_string模板类的一个实例，它使用char来实例化basic\_string模板类
5.  注意：这个类独立于所使用的编码来处理字节。如果用来处理多个字节或者变长字符（UTF-8）序列，这个类的所有成员（如长度或者大小）以及它的迭代器，将仍然按照字节（而不是实际编码的字符）操作

总结：

*  string表示字符串的字符串类
 *  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
 *  string的底层实现是：basic\_string模板类的别名
 *  不能操作多字节或者变长字符的序列

#### 2.2 string类的常用接口说明 ####

1.  string类对象的常见构造

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>（<a href="https://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（重点）</td> 
   <td>构造空的string类对象，即空字符串</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>string(const char* s)(重点)</td> 
   <td>用C-string来构造string类</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>string(size_t, char c)</td> 
   <td>string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
    }

1.  string对象的容量操作

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数名称</th> 
   <th>功能说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/size/" rel="nofollow">size</a></td> 
   <td>返回字符串有效字符长度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://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://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://cplusplus.com/reference/string/string/empty/" rel="nofollow">empty</a></td> 
   <td>检测字符串释放为空串，是返回true，不是返回false</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/clear/" rel="nofollow">clear</a></td> 
   <td>清空有效字符</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/reserve/" rel="nofollow">reserve</a></td> 
   <td>为字符串预留空间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/resize/" rel="nofollow">resize</a></td> 
   <td>将有效字符的个数改成为n个，多出的空间用字符c填充</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

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，一般情况下都使用size()
2.  clear()只是将string中的有效字符清空，不改变底层空间的大小
3.  resize(size\_t n)与resize(size\_t n, char n)都是将字符串中的有效字符个数改变为n个，不同的是当字符个增加时：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，如果将元素个数增多，可能会改变底层容量的大小，如果将元素个数减少，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底层空间总大小时，reserve不会改变容量大小
5.  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://cplusplus.com/reference/string/string/operator%5B%5D/" rel="nofollow">operator[]</a></td> 
   <td>返回pos位置的字符，const string类对象调用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/begin/" rel="nofollow">begin</a>和<a href="https://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://cplusplus.com/reference/string/string/rbegin/" rel="nofollow">rbegin</a>和<a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/rend/" rel="nofollow">rend</a></td> 
   <td>rbegin获取第一个字符的迭代器+rend获取最后一个字符下一个位置的迭代器</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>

1.  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://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://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://cplusplus.com/reference/string/string/operator+=/" rel="nofollow">operator+=</a></td> 
   <td>在字符串后追加字符串str</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/c_str/" rel="nofollow">c_str</a></td> 
   <td>返回C格式字符串</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/find/" rel="nofollow">find</a>和<a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/npos/" rel="nofollow">npos</a></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://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://cplusplus.com/reference/string/string/substr/" rel="nofollow">substr</a></td> 
   <td>在str从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

注意：

1.  在string尾部追加字符时， 三种实现方式差不多，通常情况下使用`+=`操作比较多，这个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，如果能够大概预估放多少字符，可以通过reserve把空间预留好
3.  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://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://cplusplus.com/reference/string/string/operator%3E%3E/" rel="nofollow">operator&gt;&gt;</a></td> 
   <td>输入运算符重载</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/operator%3C%3C/" rel="nofollow">operator&lt;&lt;</a></td> 
   <td>输出运算符重载</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/getline/" rel="nofollow">getline</a></td> 
   <td>获取一行字符串</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><a href="https://cplusplus.com/reference/string/string/operators/" rel="nofollow">relational operators</a></td> 
   <td>大小比较</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.  vs和g++下string结构的说明

*  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，当字符长度大于16时，从堆上开辟空间

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个数组固定空间，不需要通过堆创建，效率高

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

还有**一个指针**做一些其他的事情

*  g++下string的结构

在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：

1.  空间总大小
2.  字符串有效长度
3.  引用计数
4.  指向堆空间的指针，用来存储字符串

### 小试牛刀 ###

#### 1. 仅仅反转字母 ####

[链接][Link 1]

class Solution {
        
    public:
        string reverseOnlyLetters(string s) {
        
            int begin = 0, end = s.size();
            while (begin < end) {
        
                while (begin < end && !isalpha(s[begin])) {
        
                    begin ++;
                }
                while (begin < end && !isalpha(s[end])) {
        
                    end --;
                }
                swap(s[begin], s[end]);
                begin ++;
                end --;
            }
            return s;
        }
    };

思路：两个指针，一个从头开始遍历，一个从尾开始遍历。不是字母就++ 或者–

#### 2. 字符串中第一个唯一字符 ####

[链接][Link 2]

class Solution {
        
    public:
        int firstUniqChar(string s) {
        
            int arr[26] = {
        0};
            for (auto c : s) {
        
                arr[c - 'a'] ++;
            }
            for (int i = 0; i < s.size(); i ++) {
        
                if (1 == arr[s[i] - 'a']) {
        
                    return i;
                }
            }
            return -1;
        }
    };

思路：将这个字符串中的每个字符出现的次数存放在一个数组当中，然后第二次遍历如果是第一个出现1说明就是我们要找的索引

#### 3. 字符串中最后一个单词的长度 ####

[链接][Link 3]

#include <iostream>
    #include <string>
    
    using namespace std;
    
    int main() {
        
        string str;
        getline(cin, str);
        size_t pos = str.rfind(' ');
        if (pos != string::npos) {
        
            cout << str.size() - pos - 1 << endl;
        } else {
        
            cout << str.size() << endl;
        }
        return 0;
    }

思路：从后往前找到第一个空格，然后直接让字符串的总长度减去空格的位置加上一个1就可以了。

[Link 1]: https://leetcode.cn/problems/reverse-only-letters/
[Link 2]: https://leetcode.cn/problems/first-unique-character-in-a-string/
[Link 3]: https://www.nowcoder.com/practice/8c949ea5f36f422594b306a2300315da?tpId=37&&tqId=21224&rp=5&ru=/activity/oj&qru=/ta/huawei/question-ranking