C++ ------------------- string类介绍

这几天看了Bruce所著《Thinking in C++》一书中有关string类的介绍，结合之前收集到的一些相关资料，这里做个系统的总结，希望能和大家在C++的大路上共同前行。
在C语言中，字符串基本就是字符型数组，并且总是以二进制零（即空结束付）作为其最末元素。C++ string类与它们在C语言中的前身截然不同，C++ string类具有很多优点：

1>. 隐藏了字符串序列内部字符序列的物理表示：也就是说程序设计人员不必关心数组维数及空结束符问题，例如当程序访问越界时，字符串内部会做自动抛出异常等处理，而不用程序去检测是否遇到空结束符，这很大程度上隐藏了一些复杂的实现，更方便程序员使用。
2>. 无需程序员干预，string类可以根据需要自动扩充规模：在C中，当对字符串操作时，通常需要程序员跟踪字符串的存储边界，当对一个对象扩充时，需要程序员手动扩充存储，同时，这些令人生厌的“内务处理”琐事不仅不方便，而且不安全，C++中的string类则解决了这些问题，使用C++时会最真切的感受到这些。
3>. 提高了便利性和安全性：在C语言中，为了实现对字符串方便的操作，提供了一系列库函数，然而但这些库函数名列表不仅冗长，而且充满了模糊不清、晦涩难懂的名字；C++通过理性化的命名机制、函数重载及默认参数解决了这些问题。

下面将从以下四方面做更详细的介绍：

1. 创建并初始化字符串

2. 字符串操作

3 字符串比较

4 其他常用函数介绍

1. 创建并初始化字符串

创建并初始化字符串至少有如下9种方法：

======================================================================================string s; 生成一个空字符串s，并不立即初始化它string s(“string”); 创建字符串并用引用字符数组进行初始化string s = str; 采用重载运算符方法，用已有字符串初始化新字符串string s(str,stridx,strlen); 将字符串str内始于stridx且长度顶多strlen的部分作为字符串的初值，其中str、stridx、strlen的默认值分别为””、0、极大整型值string s(chars,chars_len); 将C字符串前chars_len个字符作为字符串s的初值，chars_len的默认值为极大整型值string s(num,c); 生成一个字符串，包含num个c字符string s(s1.begin(),s1.end()); 采用迭代器方法，选取字符串区间beg-end(不包含end)内的字符作为字符串s的初值string s = “a”+”b”; 使用operator+链接已有字符串后初始化新字符串string s = str.substr(stridx,strlen);使string对象的用成员函数substr()来初始化字符串，其中stridx、strlen的默认值分别为0、极大整型值

======================================================================================实例1：创建并初始化字符串======================================================================================#include <string>#include <iostream>using namespace std;int main() {string s1("What is the sound of one clam napping?");string s2("Anything worth doing is worth overdoing.");string s3("I saw Elvis in a UFO");// Copy the first 8 chars:string s4(s1, 0, 8);string str("a new string", 5);cout << s4 << endl;// Copy 6 chars from the middle of the source:string s5(s2, 15, 6);cout << s5 << endl;// Copy from middle to end:string s6(s3, 6, 15);cout << s6 << endl;// Copy many different things:string quoteMe = s4 + "that" +// substr() copies 10 chars at element 20s1.substr(20, 10) + s5 +// substr() copies up to either 100 char// or eos starting at element 5"with" + s3.substr(5, 100) +// OK to copy a single char this ways1.substr(37, 1);cout << quoteMe << endl;} ///:~======================================================================================

2. 字符串操作

2.1 插入、追加和连接操作（增操作）

======================================================================================s.insert(stridx, str ); 在指定下标stridx对应的字符前插入字符串str，即执行插入操作s.append(str); 在指定字符串s后追加给定字符串str，如果存储规模不足，会自动扩展，即执行追加操作a = a + str; 连接操作由重载运算符实现===============================================================================实例2：插入、追加和连接操作======================================================================================#include <string>#include <iostream>using namespace std;int main() {string bigNews("I saw Elvis in a UFO. ");cout << bigNews << endl;// How much data have we actually got?cout << "Size = " << bigNews.size() << endl;// How much can we store without reallocating?cout << "Capacity = " << bigNews.capacity() << endl;// Insert this string in bigNews immediately// before bigNews[1]:bigNews.insert(1, " thought I");cout << bigNews << endl;cout << "Size = " << bigNews.size() << endl;cout << "Capacity = " << bigNews.capacity() << endl;// Make sure that there will be this much spacebigNews.reserve(500);// Add this to the end of the string:bigNews.append("I've been working too hard.");cout << bigNews << endl;cout << "Size = " << bigNews.size() << endl;cout << "Capacity = " << bigNews.capacity() << endl;} ///:~

===============================================================================2.2 从字符串中删除字符（删操作）===============================================================================s.erase(stridx, strlen); 删除字符串中的字符，stridx指定删除起始位置，默认值为0，strlen表示删除字符序列个数，默认值为极大整型值======================================================================================2.3 替换字符串中的字符（改操作）======================================================================================s.replace(stridx, strlen, str); 对指定下标开始到指定长度strlen区间的字符序列用字符串str替换======================================================================================2.4 字符串的查找（查操作）======================================================================================s.find(char|str, stridx); 在指定单词中，从指定下标stridx开始，查找单个字符或字符串： 如果找到，返回首次匹配的开始位置；否则返回string::nposs. find_first_of(char|str, stridx); 在指定单词中，从指定下标stridx开始，查找第一个与指定字符数组str中任何字符匹配的字符位置： 如果找到，返回第一次匹配的开始位置；否则返回string::nposs. find_last_of(char|str, stridx); 在指定单词中，从指定下标stridx开始，查找最后一个与指定字符数组str中任何字符匹配的字符位置： 如果找到，返回最后一次匹配的开始位置；否则返回string::npos。功能和find类似s. find_first_not_of(char|str, stridx); 在指定单词中，从指定下标stridx开始，查找第一个不与指定字符数组str中任何字符匹配的字符位置： 如果找到，返回第一次匹配的开始位置；否则返回string::nposs. find_last_not_of(char|str, stridx); 在指定单词中，从指定下标stridx开始，查找最后一个不与指定字符数组str中任何字符匹配的字符位置： 如果找到，返回最后一次匹配的开始位置；否则返回string::npos。功能和find类似s.rfind(char|str, stridx); 在指定单词中，从指定下标stridx开始，反向查找单个字符或字符串： 如果找到，返回首次匹配的开始位置；否则返回string::npos

======================================================================================实例3：字符串的查找（查操作）======================================================================================#ifndef SIEVE_H#define SIEVE_H#include <cmath>#include <cstddef>#include <string>#include "../TestSuite/Test.h"using std::size_t;using std::sqrt;using std::string;class SieveTest : public TestSuite::Test {string sieveChars;public:// Create a 50 char string and set each// element to 'P' for Prime:SieveTest() : sieveChars(50, 'P') {}void run() {findPrimes();testPrimes();}bool isPrime(int p) {if(p == 0 || p == 1) return false;int root = int(sqrt(double(p)));for(int i = 2; i <= root; ++i)if(p % i == 0) return false;return true;}void findPrimes() {// By definition neither 0 nor 1 is prime.// Change these elements to "N" for Not Prime:sieveChars.replace(0, 2, "NN");// Walk through the array:size_t sieveSize = sieveChars.size();int root = int(sqrt(double(sieveSize)));for(int i = 2; i <= root; ++i)// Find all the multiples:for(size_t factor = 2; factor * i < sieveSize;++factor)sieveChars[factor * i] = 'N';}void testPrimes() {size_t i = sieveChars.find('P');while(i != string::npos) {test_(isPrime(i++));i = sieveChars.find('P', i);}i = sieveChars.find_first_not_of('P');while(i != string::npos) {test_(!isPrime(i++));i = sieveChars.find_first_not_of('P', i);}}};#endif // SIEVE_H ///:~#include "Sieve.h"int main() {SieveTest t;t.run();return t.report();} ///:~

3 字符串比较

字符串的比较其实是进行字典比较；字典比较的意思是，当测试一个字符看它是否大于另一个字符时，时机比较的是它们的数值表示，而这些数值表示是由当前所使用的字符集的校对序列决定的，通常这种校对序列是ASCII校对序列；当字典比较报告字符串S1大于S2时，也即两者相比较时，字符串S1中第一个不同的字符比字符串S2中同样位置的字符在ASCII表中的位置更靠后。

方法一运算符重载

C++ string类提供了运算符重载的方法，用于比较字符串；这种方法直观而且使用方便。

实例4： 运算符重载

======================================================================================#ifndef COMPSTR_H#define COMPSTR_H#include <string>#include "../TestSuite/Test.h"using std::string;class CompStrTest : public TestSuite::Test {public:void run() {// Strings to comparestring s1("This");string s2("That");test_(s1 == s1);test_(s1 != s2);test_(s1 > s2);test_(s1 >= s2);test_(s1 >= s1);test_(s2 < s1);test_(s2 <= s1);test_(s1 <= s1);}};#endif#include "CompStr.h"int main() {CompStrTest t;t.run();return t.report();} ///:~

方法二 compare函数

除运算符重载之外，可以利用compare函数进行更复杂精密的比较手段；它提供重载版本，可以比较：

两个完整的字符串: str1.compare(str2);

一个字符串的某一部分和另一个字符串的全部： str1.compare(stridx, strlen, str2);

两个字符串的子串： str1.compare(stridx, strlen, str2, stridx, strlen);

其中，stridx是给定字符串进行比较部分的开始，stdlen是要比较的字符长度。

实例： compare函数

======================================================================================#include <cassert>#include <string>using namespace std;int main() {string first("This is a day that will live in infamy");string second("I don't believe that this is what ""I signed up for");// Compare "his is" in both strings:assert(first.compare(1, 7, second, 22, 7) == 0);// Compare "his is a" to "his is w":assert(first.compare(1, 9, second, 22, 9) < 0);} ///:~======================================================================================

4 其他常用函数介绍

除了以上介绍到的对字符串的操作，下面对于一些经常用到的几个有意义的函数做如下解释及对比：

======================================================================================s.size(); 返回当前在字符串中存储的字符数s.length(); 作用等同于size()成员函数s.capacity(); 返回为当前字符串分配的存储空间的规模，一般大于size()成员函数的返回值s.reserve(strlen); 按照程序员的意图，预留指定长度的存储空间，此时capacity()成员函数的返回值与strlen接近：当strlen大于字符串长度时，扩充存储空间；否则不做任何处理s.resize(strlen); 按照程序员的意图，重定义字符串： 如果strlen长度大于当前字符串长度，则在当前字符串后补空格；否则，则会截取当前字符串。resize对字符串本身操作，而reserve对存储空间操作s.swap( str); 用于交换两个字符串的内容，参数必须为字符串型变量s.clear(); 清空指定字符串，删除其中全部字符s[stridx]; 用于元素存取，但是应该注意的是操作符[]并不检查索引是否有效（有效索引0~str.length()），如果索引失效，会引起未定义的行为s.at(stridx); 用于元素存取，at()会做正确性检查，如果使用 at()的时候索引无效，会抛出out_of_range异常s.empty(); 判断字符串是否为空：为空返回true，否则返回false======================================================================================

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