[C++知识库]C++STL详解(一)：string类的介绍以及基本使用

为什么要学习string类

C语言的字符串

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，稍不留神就有可能越界访问。

并且在OJ中，有关字符串的题目基本以string类的形式出现，而且在常规工作中，为了简单、方便、快捷，基本都使用string类，很少有人去使用C库中的字符串操作函数。

字符的一些补充知识

众所周知英文字符等符号在计算机中采用ASCII码的方式存储。

那么对于中文，日文，其他国家的文字计算机又该如何存储呢？对于中文等其他字符，ASCII码则表示不了，因为一个字节存不下，对于这些字符，则采用Unicode编码标准：它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。Unicode标准下每个中文是两个字节，这样就能存储大部分的中文了。

同时也有新的字符型wchar_t来存储两个字节的字符，它能更好的表示unicode编码

//char ascall编码->英文
//如何显示中文？日文？其他国家的文字计算机如何存储呢？unicode utf-8 utf-16 utf-32 gbk
int main()
{
	char ch1 = 'a';
	char ch2 = 97;
	cout << ch1 << endl;
	cout << ch2 << endl;

	char str1[] = "中国";
	cout << strlen(str1) << endl;


	wchar_t wch;//宽字节，2byte，能更好的表示unicode编码
	char ch;
	cout << sizeof(wch) << endl;
	cout << sizeof(ch) << endl;

	return 0;
}

在正式讲string之前我给大家推荐一个网站： string类

这个是C++的官方文档，如果对于C++STL容器或者其他不清楚的地方就可以去这上面查一下。

标准库中的string类

string类

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<char, char_traits, allocator> 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;

string类对象的常见构造函数

在C++98中有以下7种构造函数

int main()
{
	string s1;
	string s2("hello world");
	string s3(s2);
	string s4 = "hello world!!!";

	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	cout << s3 << endl;


	string s5(s4, 3, 5);
	cout << s5 << endl;

	char* url = "http://www.cplusplus.com/reference/string/string/string/";
	string s6(url, 4);
	cout << s6 << endl;


	string s7(10, 'x');
	cout << s7 << endl;

	s7 = s2;
	cout << s7 << endl;

	return 0;
}

string的三种遍历方式

一、下标[]

	string s2("hello world");
	
	//1.下标[]
	for (size_t i = 0; i < s2.size(); i++)
	{
		cout << s2[i] << " ";
	}
	cout << endl;

这里的size()是一个公共成员函数，返回string类对象的长度，和length()相同

通过上面图片可以看到库里面重载了两个operator[]函数，一个是可读可写的，一个是只读的。因此这里不光可以遍历s2，还可以修改s2里面的值。

	string s2("hello world");

	//三种遍历
	//1.下标[]
	for (size_t i = 0; i < s2.size(); i++)
	{
		cout << s2[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	for (size_t i = 0; i < s2.size(); i++)
	{
		//s2.operator[](i)
		s2[i] = 'x';
	}
	cout << endl;

	for (size_t i = 0; i < s2.size(); i++)
	{
		cout << s2[i] << " ";
	}
	cout << endl;

二、迭代器遍历

迭代器iterator是string中的类，所以要加域作用限定符

    string s2("hello world");
    string::iterator it = s2.begin();
	while (it != s2.end())
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;

[begin(),end()) end()返回的不是最后一个数据的位置，返回的是最后一个数据的下一个位置，需要要注意的是，C++中凡是给迭代器一般都是给的[)左闭右开的区间。

这个时候可能就会有人问了：那么迭代器的意义是什么呢？

迭代器意义：像string，vector支持[]遍历，但是list，map等等容器不支持下标[]我们就要用迭代器遍历，所以迭代器是一种统一使用的方式。

	vector<int> v = { 1, 2, 3, 4 };
	vector<int>::iterator vit = v.begin();
	while (vit != v.end())
	{
		cout << *vit << " ";
		++vit;
	}
	cout << endl;

	list<int> lt = { 1, 2, 3, 4 };
	list<int>::iterator ltit = lt.begin();
	while (ltit != lt.end())
	{
		cout << *ltit << " ";
		++ltit;
	}
	cout << endl;

反向迭代器

    //反向迭代器
	string s3("123456");
	string::iterator it3 = s3.begin();
	while (it3 != s3.end())
	{
		cout << *it3 << " ";
		++it3;
	}
	cout << endl;

	string::reverse_iterator rit = s3.rbegin();
	while (rit != s3.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;

三、范围for

C++11中提供范围for，特点：写起来简洁

依次取容器中的数据，赋值给e，自动判断结束

范围for实现的本质就是迭代器，因此也支持其他容器的遍历

    string s3("123456");
    vector<int> v = { 1, 2, 3, 4 };
    list<int> lt = { 1, 2, 3, 4 };
    for (auto&e : s3)
	{
		e += 1;
	}
	cout << endl;

	for (auto e : s3)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	for (auto x : v)
	{
		cout << x << " ";
	}
	cout << endl;
	
	for (auto x : lt)
	{
		cout << x << " ";
	}
	cout << endl;

string类对象的修改操作

int main()
{
	string s1;
	s1.push_back('h');
	s1.push_back('e');
	s1.push_back('l');
	s1.push_back('l');
	s1.push_back('o');

	s1.append("world");
	cout << s1 << endl;

	string s2("!!!");
	//s1.append(s2);
	s1.append(s2.begin(), s2.end());
	cout << s1 << endl;

	//实际中最喜欢用这个+=
	s1 += ' ';
	s1 += "凌峰";
	s1 += s2;
	cout << s1 << endl;

	//尽量少用insert，因为底层实现是数组，头部或者中间插入需要挪动数据
	s1.insert(0, "x");
	cout << s1 << endl;
	s1.insert(3, "yyyy");
	cout << s1 << endl;
	s1.insert(0, "yyyy");
	cout << s1 << endl;

	s1.erase(0, 1);
	cout << s1 << endl;

	s1.erase(0, 3);
	cout << s1 << endl;

	s1.erase(3, 10);
	cout << s1 << endl;

	s1.erase(3);
	cout << s1 << endl;

}

string类对象的容量操作

    string s1;
	cout << "size:" << s1.size() << endl;
	cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl;
	cout << s1 << endl;

	s1.resize(20, 'x');
	cout << "size:" << s1.size() << endl;
	cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl;
	cout << s1 << endl;

	string s2("hello world");
	s2.resize(20, 'x');
	cout << s2 << endl;
	cout << "size:" << s2.size() << endl;
	cout << "capacity:" << s2.capacity() << endl;

	s2.resize(5);
	cout << s2 << endl;
	cout << "size:" << s2.size() << endl;
	cout << "capacity:" << s2.capacity() << endl;


	string s3;
    s3.resize(10);
	cout << "size:" << s3.size() << endl;
	cout << "capacity:" << s3.capacity() << endl;

	s3.reserve(40);
	cout << "size:" << s3.size() << endl;
	cout << "capacity:" << s3.capacity() << endl;

下面我们再来通过代码来看一下resize与reserve的区别

	string s4;
	s4.resize(127);
	int oldCp = s4.capacity();
	for (char ch = 0; ch < 127; ++ch)
	{
		s4 += ch;
		if (oldCp != s4.capacity())
		{
			cout << "增容：" << oldCp << "->" << s4.capacity();
			oldCp = s4.capacity();
		}
	}
	cout << s4 << endl;

resize是把对象的有效字符个数变成n个，而+=ch是在对象的末尾追加字符ch，因此后面空间不够了还是需要增容的。

	string s4;
	s4.reserve(127);
	//s4.resize(127);
	int oldCp = s4.capacity();
	for (char ch = 0; ch < 127; ++ch)
	{
		s4 += ch;
		if (oldCp != s4.capacity())
		{
			cout << "增容：" << oldCp << "->" << s4.capacity();
			oldCp = s4.capacity();
		}
	}
	cout << s4 << endl;

reserve是为string对象预留空间，我们如果知道这次操作需要多大的空间，那么只需要reserve一下我们就不需要增容了。

string类对象的查找等一些其他操作

下面再来说一下string的成员函数c_str()

    string s1("hello world");
	cout << s1 << endl; //调用operator<<(cout,s1)
	cout << s1.c_str() << endl;//调用operator<<(cout,const char* str)

	s1.resize(20);
	s1 += "!!!!";
	cout << s1 << endl;//调用operator<<(cout,s1)
	cout << s1.c_str() << endl;//调用operator<<(cout,const char* str)

	cout << strlen(s1.c_str()) << endl;
	cout << s1.size() << endl << endl;

• 调用内置类型的operator<<(cout,const char* str)输出字符串的时候遇到’\0’就停止了，
• 调用自定义类型的operator<<(cout，const string& s) 输出字符串的时候遇到‘\0’不会停止，它会将该字符串的内容全部都打印出来

大家可能会比较好奇string的find操作运用在哪些场景下呢？

一、假设要求取出文件名的后缀

	//假设要求取出文件名的后缀
	//string filename = "test.txt";
	//size_t pos = filename.find('.');

	string filename = "test.txt.zip";
	size_t pos = filename.rfind('.');
	if (pos != string::npos)
	{
		//string suff(filename, pos, filename.size() - pos);
		string suff(filename, pos);
		cout << suff << endl;
	}

二、要求写一个程序分别取出域名和协议名

//取出域名
string GetDomain(const string& url)
{
    //查找"://"，找到返回该字符串的起始下标位置
	size_t pos = url.find("://");
	if (pos != string::npos)
	{
		size_t start = pos + 3;
		size_t end = url.find('/',start);
		if (end != string::npos)
		{
            //由于是左闭右开区间[start，end），所以只需要end-start就能计算出域名的长度
			return url.substr(start, end - start);
		}
		else
		{
            //找不到则返回空串
			return string();
		}

	}
	else
	{
        //找不到则返回空串
		return string();
	}
}

//取出协议名
string GetProtocol(const string& url)
{
     //查找"://"，找到返回该字符串的起始下标位置
	size_t pos = url.find("://");
	if (pos != string::npos)
	{
        //由于是左闭右开区间[0，pos），所以只需要pos - 0就能计算出协议名的长度
		return url.substr(0, pos - 0);
	}
	else
	{
        //找不到则返回空串
		return string();
	}
}

int main()
{
    //要求写一个程序分别取出域名和协议名
	string ur11 = "http://www.cplusplus.com/reference/string/string/rfind/";
	string ur12 = "https://tower.im/users/sign_in";
	string ur13 = "tower.im/users/sign_in";

	cout << GetDomain(ur11) << endl;
	cout << GetProtocol(ur11) << endl;

	cout << GetDomain(ur12) << endl;
	cout << GetProtocol(ur12) << endl;
}

如果我们想输入"asadg bc"这样的字符串应该怎么办呢？

scanf，cin，gets这些好像都不能帮我们解决问题，因为当他们读到空格或者回车键的时候就会停止读取

那么有什么办法来帮我们读取它呢

下面再来说一个getline函数：获取一行字符串

int main()
{
	string s1;
	getline(cin,s1);
	cout << s1 << endl;
}

可以看到通过使用getiline函数就达到了我们想要的结果