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C++ `string` 类详解:从入门到精通前言第一章:C 语言中的字符串 vs C++ `string` 类1.1 C 语言中的字符串1.2 C++ `string` 类的优势 第二章:`string` 类的构造与基础操作2.1 `string` 类的构造方法2.1.1 示例代码:构造字符串 2.2 `string` 对象的常见操作2.2.1 示例代码:字符串容量操作 2.3 字符串的遍历与访问2.3.1 示例代码:遍历与访问字符 第三章:字符串的高级操作3.1 字符串的查找操作3.1.1 示例代码:查找子字符串3.1.2 示例代码:查找任意字符3.1.3 相关链接 3.2 字符串的比较操作3.2.1 示例代码:字符串比较3.2.2 相关链接 3.3 字符串的替换操作3.3.1 示例代码:替换字符串中的部分内容3.3.2 相关链接 3.4 字符串的截取操作3.4.1 示例代码:提取子字符串3.4.2 相关链接 3.5 字符串的插入与删除操作3.5.1 示例代码:插入与删除操作3.5.2 相关链接 3.6 字符串与数值的转换3.6.1 示例代码:数字与字符串的相互转换3.6.2 相关链接 写在最后
C++ string
类详解:从入门到精通
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前言
C++ 标准库中的 string
类是操作字符串的强大工具。与传统的 C 风格字符串(char[]
)相比,string
不仅支持自动内存管理,还提供了多种简洁而强大的接口。本文将带你详细了解 string
的常见用法、构造方法、容量操作、访问与修改等操作,帮助你从容应对实际开发中涉及字符串操作的场景。
第一章:C 语言中的字符串 vs C++ string
类
1.1 C 语言中的字符串
在 C 语言中,字符串本质上是以 \0
结尾的字符数组。C 标准库为此提供了 str
系列函数,如 strlen()
、strcpy()
和 strcat()
等。虽然这些函数可以操作字符串,但它们的操作十分繁琐且容易出错,尤其是在内存管理方面。
例如,在 C 语言中进行字符串拼接的代码如下:
#include <stdio.h>#include <string.h>int main() { char str1[50] = "Hello"; char str2[50] = " World"; // 字符串连接 strcat(str1, str2); printf("%s\n", str1); // 输出:Hello World return 0;}
问题:C 语言中的字符串操作容易出现内存溢出,因为需要手动管理字符数组的长度。
1.2 C++ string
类的优势
C++ 中的 string
类使得字符串操作更加安全和简便。它封装了复杂的内存管理,并提供了类似数组的接口,开发者不再需要手动管理字符串的长度和内存。例如,使用 string
进行字符串拼接:
#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { string str1 = "Hello"; string str2 = " World"; // 使用 += 操作符进行拼接 str1 += str2; cout << str1 << endl; // 输出:Hello World return 0;}
第二章:string
类的构造与基础操作
2.1 string
类的构造方法
string
类支持多种构造方式,以下是常见的构造函数:
函数名 | 功能描述 |
---|---|
string() | 默认构造一个空字符串 |
string(const char* s) | 使用 C 字符串 s 构造 string 对象 |
string(size_t n, char c) | 构造一个包含 n 个字符 c 的字符串 |
string(const string& s) | 使用已有的 string 对象进行拷贝构造 |
2.1.1 示例代码:构造字符串
#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { string s1; // 空字符串 string s2("Hello C++"); // 通过C字符串初始化 string s3(s2); // 拷贝构造 string s4(5, 'A'); // 5个'A'字符的字符串 cout << "s1: " << s1 << endl; cout << "s2: " << s2 << endl; cout << "s3: " << s3 << endl; cout << "s4: " << s4 << endl; return 0;}
输出示例:
s1: s2: Hello C++s3: Hello C++s4: AAAAA
2.2 string
对象的常见操作
函数名 | 功能描述 |
---|---|
size() | 返回字符串的长度 |
length() | 返回字符串的长度,与 size() 等价 |
capacity() | 返回当前分配的存储空间大小 |
empty() | 判断字符串是否为空,若为空返回 true |
clear() | 清空字符串内容 |
reserve() | 为字符串预留存储空间,不改变有效字符的个数 |
resize() | 改变字符串的长度,若增大则用默认字符填充 |
2.2.1 示例代码:字符串容量操作
注意:
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()
。clear()
只是将string
中有效字符清空,不改变底层空间大小。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。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,reserve
不会改变容量大小。size
和capacity
都不包括’\0’ #include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { string s = "Hello"; cout << "Size: " << s.size() << endl; // 返回字符串长度 cout << "Capacity: " << s.capacity() << endl; // 返回容量 s.resize(10, 'X'); // 将长度改为10,多出部分用'X'填充 cout << "Resized: " << s << endl; s.clear(); // 清空字符串 cout << "Is empty: " << s.empty() << endl; // 检查是否为空 return 0;}
输出示例:
Size: 5Capacity: 15Resized: HelloXXXXXIs empty: 1
2.3 字符串的遍历与访问
可以通过以下几种方式访问字符串中的字符:
方法 | 功能描述 |
---|---|
operator[] | 返回或设置指定位置的字符 |
at() | 返回指定位置的字符并进行边界检查 |
begin() /end() | 返回字符串的首尾迭代器,用于遍历字符串 |
rbegin() /rend() | 返回反向迭代器,支持从后向前遍历字符串 |
push_back() | 在字符串末尾追加一个字符 |
append() | 在字符串末尾追加另一个字符串或子字符串 |
注意:
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。 2.3.1 示例代码:遍历与访问字符
#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { string s = "Hello C++"; // 使用下标访问 cout << "First character: " << s[0] << endl; // 使用迭代器遍历 for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) { cout << *it << ' '; } cout << endl; return 0;}
输出示例
First character: HH e l l o C + +
第三章:字符串的高级操作
3.1 字符串的查找操作
string
类提供了多种查找子字符串或字符的方法。常见的查找方法如下:
函数名 | 功能说明 |
---|---|
find() | 在字符串中查找子字符串或字符,返回其首次出现的位置,找不到则返回 string::npos |
rfind() | 反向查找字符串,返回最后一次出现子串或字符的位置 |
find_first_of() | 查找指定字符集中的任意一个字符,返回第一次出现的索引 |
find_last_of() | 查找指定字符集中的任意一个字符,返回最后一次出现的索引 |
string::npos
是 std::string
类的一个常量静态成员变量,它是用来表示查找操作失败时的返回值。
size_t(-1)
),具体值是实现定义的,但它在所有实现中都用于表示“未找到”的状态。 #include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { cout << "Value of string::npos: " << string::npos << endl; return 0;}
输出结果:
Value of string::npos: 18446744073709551615 // 这是 size_t 的最大值 (通常等于 -1)
3.1.1 示例代码:查找子字符串
#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { string s = "Hello World"; // 查找 "World" 在字符串中的位置 size_t pos = s.find("World"); if (pos != string::npos) { cout << "'World' found at position: " << pos << endl; } else { cout << "'World' not found" << endl; } // 反向查找 'o' size_t rpos = s.rfind('o'); cout << "'o' last found at position: " << rpos << endl; return 0;}
输出示例:
'World' found at position: 6'o' last found at position: 7
3.1.2 示例代码:查找任意字符
#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { string s = "Hello, World!"; string charset = "aeiou"; // 查找元音字母 // 使用 find_first_of 查找字符集中任意字符第一次出现的位置 size_t first_pos = s.find_first_of(charset); if (first_pos != string::npos) { cout << "First vowel in the string found at position: " << first_pos << endl; } else { cout << "No vowel found in the string." << endl; } // 使用 find_last_of 查找字符集中任意字符最后一次出现的位置 size_t last_pos = s.find_last_of(charset); if (last_pos != string::npos) { cout << "Last vowel in the string found at position: " << last_pos << endl; } else { cout << "No vowel found in the string." << endl; } return 0;}
输出示例:
First vowel in the string found at position: 1Last vowel in the string found at position: 8
3.1.3 相关链接
C++string::find()
文档C++ string::rfind()
文档C++ string::find_first_of()
文档C++ string::find_last_of()
文档 3.2 字符串的比较操作
在 C++ 中,string
类支持字符串的比较操作,既可以使用运算符 ==
、!=
、<
、>
等,也可以通过 compare()
方法进行更细粒度的比较。
方法 | 功能说明 |
---|---|
operator== | 判断两个字符串是否相等 |
operator!= | 判断两个字符串是否不相等 |
operator< | 判断当前字符串是否小于另一个字符串 |
operator> | 判断当前字符串是否大于另一个字符串 |
compare() | 进行详细的字符串比较,返回 0 表示相等,负值表示小于,正值表示大于 |
3.2.1 示例代码:字符串比较
#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { string str1 = "Apple"; string str2 = "Banana"; if (str1 == str2) { cout << "Strings are equal" << endl; } else { cout << "Strings are not equal" << endl; } // 使用 compare() 方法比较 int result = str1.compare(str2); if (result == 0) { cout << "Strings are equal" << endl; } else if (result < 0) { cout << "str1 is less than str2" << endl; } else { cout << "str1 is greater than str2" << endl; } return 0;}
输出示例:
Strings are not equalstr1 is less than str2
3.2.2 相关链接
C++string::compare()
文档 3.3 字符串的替换操作
在 C++ 中,string
类允许我们通过 replace()
方法替换字符串中的部分内容。
函数名 | 功能说明 |
---|---|
replace() | 替换从指定位置开始的若干字符为新字符串 |
3.3.1 示例代码:替换字符串中的部分内容
#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { string str = "Hello World"; // 替换 "World" 为 "C++" str.replace(6, 5, "C++"); cout << str << endl; // 输出:Hello C++ return 0;}
输出示例:
Hello C++
3.3.2 相关链接
C++string::replace()
文档 3.4 字符串的截取操作
string
类提供了 substr()
方法来提取字符串中的子字符串。该方法非常有用,尤其是在处理文件路径或URL时。
函数名 | 功能说明 |
---|---|
substr() | 从指定位置开始,截取若干字符并返回子字符串 |
3.4.1 示例代码:提取子字符串
#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { string str = "Hello World"; // 从位置 6 开始截取 5 个字符 string sub = str.substr(6, 5); cout << "Substring: " << sub << endl; return 0;}
输出示例:
Substring: World
3.4.2 相关链接
C++string::substr()
文档 3.5 字符串的插入与删除操作
在 C++ 中,string
类支持通过 insert()
在字符串的指定位置插入子字符串,或通过 erase()
从指定位置删除字符。
这两个方法因为时间复杂度挺高的,所以还是避免常用
函数名 | 功能说明 |
---|---|
insert() | 在字符串的指定位置插入字符或子字符串 |
erase() | 删除字符串中指定位置的若干字符 |
3.5.1 示例代码:插入与删除操作
#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { string str = "Hello World"; // 在索引 5 处插入一个逗号 str.insert(5, ","); cout << "After insert: " << str << endl; // 删除索引 5 开始的 1 个字符 str.erase(5, 1); cout << "After erase: " << str << endl; return 0;}
输出示例:
After insert: Hello, WorldAfter erase: Hello World
3.5.2 相关链接
C++string::insert()
文档C++ string::erase()
文档 3.6 字符串与数值的转换
C++ 提供了 to_string()
和 stoi()
等函数,帮助我们在字符串和数值之间进行转换。这在处理用户输入、文件解析等场景中非常常用。
函数名 | 功能说明 |
---|---|
to_string() | 将数值转换为字符串 |
stoi() | 将字符串转换为整数 |
stof() | 将字符串转换为浮点数 |
3.6.1 示例代码:数字与字符串的相互转换
#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() { int num = 42; string str = to_string(num); // 数字转字符串 cout << "String: " << str << endl; string strNum = "123"; int parsedNum = stoi(strNum); // 字符串转整数 cout << "Parsed Integer: " << parsedNum << endl; return 0;}
输出示例:
String: 42Parsed Integer: 123
3.6.2 相关链接
C++to_string()
文档C++ stoi()
文档 写在最后
本文详细解析了 C++ string
类的常见构造方法、容量操作、字符访问、字符串的拼接、查找、比较等操作。希望这些内容能够帮助你更好地理解和使用 string
类。
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以上就是关于【C++篇】探寻C++ STL之美:从string类的基础到高级操作的全面解析的内容啦,各位大佬有什么问题欢迎在评论区指正,或者私信我也是可以的啦,您的支持是我创作的最大动力!❤️