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【C++】string类的基础操作

8 人参与  2024年03月12日 08:01  分类 : 《随便一记》  评论

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导读

1. 基本概述

2. string类对象的常见构造

3. string类对象的容量操作

4. string类对象的访问及遍历操作

5. 迭代器

6. string类对象的修改操作

6.1 基本修改操作

6.2 c_str()函数

6.3 find + npos、rfind和substr

7. 输入输出流、关系运算符以及getline

7.1输入输出流

7.2 关系运算符

7.3 getline


导读

今天我们来学习在C++中string类的常见用法,比如构造、容量操作、遍历访问以及一些修改操作。

1. 基本概述

C++中的string类是一个用于处理字符串的标准库类。它提供了一些常用的操作和函数,使得字符串的处理更加方便和高效。

字符串的表示:string类可以表示一个字符序列,可以包含任意长度的字符。字符串可以由字符数组或者字符串字面值初始化。

字符串的操作:string类提供了一系列操作函数,包括字符串的连接、复制、查找、比较等。可以通过这些操作函数对字符串进行各种操作。

字符串的长度:string类提供了成员函数length()和size()来获取字符串的长度,即字符的个数。

字符串的访问:string类的字符可以通过下标操作符[]来访问,也可以通过at()函数来访问。同时,还可以通过迭代器来遍历字符串。

字符串的修改:string类的字符可以通过下标操作符[]进行修改,也可以通过成员函数append()、insert()、erase()等进行修改。

字符串的输入输出:string类可以通过输入输出流进行字符串的输入和输出,可以参与标准的输入输出操作。

字符串的比较:string类提供了比较操作符==、!=、>、<、>=、<=来比较字符串的大小。

总之,string类是C++中用来处理字符串的一个非常重要的类,提供了丰富的操作函数和方法,方便了字符串的处理和操作。

2. string类对象的常见构造

函数名称功能说明
string()构造空的string类对象,即空字符串
string(const char* s)用C-string来构造string类对象
string(size_t n, char c)string类对象中包含n个字符c
string(const string&s)拷贝构造函数
void test_string1(){string s0;//使用默认构造函数构造一个空的string对象s0。string s1("hello world");//使用字符串字面值构造一个string对象s1string s2(s1);//使用s1进行拷贝构造,构造一个新的string对象s2string s3(s1, 5, 3);//构造一个从s1的第5个字符开始的长度为3的子串,构造的string对象为s3。string s4(s1, 5, 10);//造一个从s1的第5个字符开始的长度为10的子串,string s5(s1, 5);//构造一个从s1的第5个字符开始的子串,直到字符串末尾,cout << s0 << endl;cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;cout << s3 << endl;cout << s4 << endl;cout << s5 << endl;string s6(10, '#');//使用重复10次的字符'#'构造一个string对象s6。cout << s6 << endl;s0 = s6;//将s6的值赋给s0cout << s0 << endl;}int main(){test_string1();return 0;}

​ 

3. string类对象的容量操作

函数名称功能说明
size返回字符串有效字符长度
length返回字符串有效字符长度
capacity返回空间总大小
empty检测字符串释放为空串,是返回true,否则返回false
clear清空有效字符
reserve为字符串预留空间**
resize将有效字符的个数该成n个,多出的空间用字符c填充
void capacity_operations(){    string str = "hello world";    cout << "Size of the string: " << endl;    cout << str.size() << endl;    cout << "Length of the string: " << endl;    cout << str.length() << endl;    str.resize(5); // 修改字符串的长度为5    cout << "After resizing the string: " << endl;    cout << str << endl;    str.resize(10, 'a'); // 修改字符串的长度为10,并用字符 'a' 填充剩余部分    cout << "After resizing and filling the string: " << endl;    cout << str << endl;    str.clear(); // 清空字符串    cout << "After clearing the string: " << endl;     cout << str << endl;    cout << "Is the string empty? " << endl;    cout << (str.empty() ? "Yes" : "No") << endl;        cout << "Capacity of the string: " << endl;    cout << str.capacity() << endl;    str.reserve(20); // 设置容量为20    cout << "New capacity of the string: " << endl;    cout << str.capacity() << endl;}int main(){    capacity_operations();    return 0;}

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,reserver不会改变容量大小。

在这里可能有小伙伴们注意到了

为什么capacity返回的容量会比我们实际的多一些?

capacity() 函数返回当前字符串的容量,即字符串在不重新分配内存的情况下可以容纳的字符数。容量包括字符串实际存储的字符数以及额外的预留空间

预留空间是为了避免频繁地进行内存重新分配操作,当字符串的空间不足时,string 类会自动分配一块更大的内存空间,并将原来的字符拷贝到新的内存中。

需要注意的是,capacity() 返回的容量不一定和实际分配的内存大小相等。实际分配的内存大小可以通过 sizeof(string) 来获得,这个大小包括了除了存储字符之外的其他开销,比如指针、长度信息等。

4. string类对象的访问及遍历操作

函数名称功能说明
operator[ ] 返回pos位置的字符,const string类对象调用
begin+ end 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
rbegin + rend 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
范围forC++11支持更简洁的范围for的新遍历方式
void access_string(){    string str = "hello world";    // 使用下标访问单个字符    cout << "Using index access:";    for (size_t i = 0; i < str.size(); i++)    {        cout << str[i] << " ";    }    cout << endl;    // 使用迭代器访问单个字符    cout << "Using iterator access:";    for (auto it = str.begin(); it != str.end(); ++it)    {        cout << *it << " ";    }    cout << endl;    // 使用范围-based for循环遍历字符    cout << "Using range-based for loop:";    for (char ch : str)    {        cout << ch << " ";    }    cout << endl;}int main(){    access_string();    return 0;}

operator[]是C++中用于访问容器或数组中元素的运算符。

使用operator[]访问字符串中的字符时,如果索引越界,行为是未定义的。因此,在使用operator[]之前,应该确保索引在有效范围内。可以使用size()函数获取字符串的长度,并将索引与长度进行比较来确保不越界。

rbegin() 和 rend() 是用于反向遍历字符串的迭代器 

rbegin() 函数返回一个指向字符串最后一个字符的逆向迭代器,即反向起始迭代器,而 rend() 函数返回一个指向字符串第一个字符的前一个位置的逆向迭代器,即反向结束迭代器。

范围for循环是C++11引入的一种语法糖,用于迭代一个范围内的元素。 

我们使用范围for循环来遍历字符串str中的字符。在每次迭代时,当前字符被赋值给变量ch,然后我们将其输出。

范围for循环会自动处理迭代器的初始化和结束条件,并且会在循环内部按顺序遍历范围内的所有元素。

5. 迭代器

迭代器是一种用于访问容器(如数组、链表、字符串等)中元素的对象。它类似于指针,可以用来遍历容器中的元素,并进行读取、修改等操作。

在 C++ 中,string 类也提供了迭代器来遍历字符串中的每个字符。

string类提供了多种类型的迭代器,包括正向迭代器、反向迭代器和常量迭代器。

int main() {    string str = "Hello, World!";    // 正向迭代器    string::iterator it;    for (it = str.begin(); it != str.end(); ++it)     {        cout << *it; // 输出当前字符    }    cout << endl;    // 反向迭代器    string::reverse_iterator rit;    for (rit = str.rbegin(); rit != str.rend(); ++rit)     {        cout << *rit; // 输出当前字符    }    cout << endl;    // 使用常量迭代器遍历字符串    string::const_iterator its;    for (its = str.begin(); its != str.end(); ++its)     {        cout << *its << " ";    }    cout << endl;    return 0;}

使用常量迭代器可以确保在遍历字符串时不会修改字符串的内容。常量迭代器可以通过使用const_iteratorconst_reverse_iterator类型来声明。

6. string类对象的修改操作

函数名称功能说明
push_back在字符串后尾插字符c
append在字符串后追加一个字符串
operator+= 在字符串后追加字符串str
c_str返回C格式字符串
find + npos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
rfind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
substr在str中从pos位置开始,截取n个字符,然后将其返回

6.1 基本修改操作

int main() {    string str = "Hello";    // 使用赋值运算符修改字符串的内容    str = "Hello World";    cout << str << endl;    //使用push_back函数在字符串的末尾添加一个字符。    str.push_back('?');    cout << str << endl;    // 使用+=运算符进行字符串追加    str += "!";    cout << str << endl;    // 使用append函数进行字符串追加    str.append(" Welcome");    cout << str << endl;    // 使用insert函数在指定位置插入字符或子字符串    str.insert(6, " to");    cout << str << endl;    // 使用erase函数删除指定位置的字符或子字符串    str.erase(11, 8);    cout << str << endl;    // 使用replace函数替换指定位置的字符或子字符串    str.replace(6, 2, "everybody");    cout << str << endl;    //使用assign函数将字符序列赋值给字符串对象    str.assign(" xxxxx");    cout << str << endl;    //将字符序列的一部分赋值给字符串对象    str.assign("Hello World", 5);    cout << str << endl;    return 0;}

insert/erase/replace能少用就要少用,因为基本都要挪动数据,效率不高。

6.2 c_str()函数

c_str()是string类的一个成员函数,用于返回一个指向string对象中字符数组的指针。一般情况下,我们使用c_str()来将string对象转换为C风格字符串。

int main() {    string str = "Hello, World!";    const char* cstr = str.c_str();    cout << cstr << endl;    return 0;}

6.3 find + npos、rfind和substr

find+npos:

find函数用于在字符串中查找指定子串的位置。npos是string类的静态成员常量,它的值是一个特殊的无效位置(通常为-1)。

int main() {    string str = "Hello, World!";    string subStr = "World";    size_t found = str.find(subStr);    if (found != string::npos)     {        cout << "子字符串所在位置: " << found << endl;    }    else {        cout << "没有找到" << endl;    }    return 0;}

需要注意的是,npos的值是一个特殊值,可以用于与find函数的返回值比较,以判断子串是否找到。在大多数情况下,npos的值是一个非法的位置 。


rfind 函数:

用于在字符串中从后往前查找子串的位置。rfind函数返回子串最后一次出现的位置,如果未找到则返回一个特殊的值npos

int main() {    string str = "Hello, Hello, World!";    size_t found = str.rfind("Hello");    if (found != string::npos)     {        cout << "Last occurrence found at position: " << found << endl;    }    else     {        cout << "Substring not found." << endl;    }    return 0;}


substr函数:

substr函数用于从一个字符串中提取子串

它接受两个参数:开始位置和要提取的子串的长度。

int main() {    string str = "Hello, World!";    // 提取从位置7开始的子串    string sub1 = str.substr(7);    cout << "Substring 1: " << sub1 << endl;    // 提取从位置0开始长度为5的子串    string sub2 = str.substr(0, 5);    cout << "Substring 2: " << sub2 << endl;    return 0;}

注意:

如果提供的位置超出了字符串的长度,或者指定的长度超出了可用的子串长度,都会导致未定义行为。因此,在使用substr函数时需要确保提供的参数符合字符串的有效范围。

7. 输入输出流、关系运算符以及getline

函数功能说明
operator>>输入运算符重载 
operator<< 输出运算符重载
getline获取一行字符串
relational operators 大小比较

7.1输入输出流

operator>>operator<<都是C++中的重载运算符,用于对输入流和输出流进行操作。

operator>>是输入流运算符,用于从输入流中读取数据。

istream& operator>>(istream& is, T& value);

其中,is是输入流对象,value是要读取数据的变量或对象。operator>>函数返回一个输入流对象,并将读取到的数据存储到value中。

operator<<是输出流运算符,用于向输出流中写入数据。

ostream& operator<<(ostream& os, const T& value);

其中,os是输出流对象,value是要写入输出流中的变量或对象。operator<<函数返回一个输出流对象。

 这两个运算符可以重载为类成员函数或非成员函数。当重载为类成员函数时,第一个参数是隐式的,表示调用运算符的对象;当重载为非成员函数时,可以在函数的参数列表中指定输入/输出流对象。

class Point {public:    int x, y;};//非成员函数ostream& operator<<(ostream& os, const Point& p) {    os << "(" << p.x << ", " << p.y << ")";    return os;}//非成员函数istream& operator>>(istream& is, Point& p) {    is >> p.x >> p.y;    return is;}int main() {    Point p;    cout << "Enter x and y coordinates: ";    cin >> p;    cout << "You entered: " << p << endl;    return 0;}

operator<<被重载为非成员函数,用于将Point对象的坐标输出到输出流中;operator>>也被重载为非成员函数,用于从输入流中读取坐标并存储到Point对象中。在main()函数中,程序首先提示用户输入坐标,然后使用operator>>运算符将读取到的坐标存储到Point对象p中,最后使用operator<<运算符将p对象的值输出到屏幕上。


7.2 关系运算符

在C++中,string 类型可以使用关系运算符(relational operators)进行比较。以下是string 类型可用的关系运算符:

==:检查两个字符串是否相等。!=:检查两个字符串是否不相等。<:检查第一个字符串是否小于第二个字符串(按字典顺序比较)。>:检查第一个字符串是否大于第二个字符串(按字典顺序比较)。<=:检查第一个字符串是否小于等于第二个字符串(按字典顺序比较)。>=:检查第一个字符串是否大于等于第二个字符串(按字典顺序比较)。
int main() {    string str1 = "hello";    string str2 = "world";    if (str1 == str2)     {        cout << "The strings are equal" << endl;    }    else if (str1 < str2)     {        cout << "str1 is less than str2" << endl;    }    else     {        cout << "str1 is greater than str2" << endl;    }    return 0;}

7.3 getline

getline 函数,用于从输入流(如键盘、文件)中读取一行字符串。

getline(istream& input_stream, string& str, char delimiter);
input_stream 是输入流,可以是 cin(键盘输入)或 ifstream(文件输入)等。str 是用于存储读取的字符串的变量,它必须是 string 类型的引用。delimiter 是一个可选参数,表示行结束的分隔符,默认值为换行符 \n
int main() {    string str;    cout << "Enter a line of text: ";    getline(cin, str);    cout << "You entered: " << str << endl;    return 0;}


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