【C++】string类（上）

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一、标准库中的string类

1、什么是string类

（1）字符串是表示字符序列的类，string是表示字符串的字符串类
（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与常规容器的接口基本相同，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性，也就是专门用来操作string的常规操作
（3）string类是使用char作为它的字符类型
（4）string类是basic_string模版类的一个实例，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

basic_string<char> s1;
string s2;
//这两个是一样的，string就是basic_string的char类型特化
typedef basic_string<char, char_traits, allocator> string;//底层
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（5）不能操作多字节或者变长字符的序列
（6）在使用时要包头文件以及展开命名空间

2、string类的常用接口讲解

（1）string类的常见构造

void test()
{
	string s1;
	string s2("hello world");
	string s3(s2);
	string s4(5, 'a');
}
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（2）string类的容量操作

void test2()
{
	string s1("hello world");

	cout << s1 << endl;
	//测试size和length
	cout << s1.size() << endl;
	cout << s1.length() << endl;
	//size和length底层实现原理完全相同，在刚刚创造出string的时候，对于字符串来说，叫length很合适，
	//所以起名为length，但不久后STL产生了，为了与其他的模版比如list，vector等统一,
	//所以加了size,保持接口一致性，一般都用size
	
	//测empty
	cout << s1.empty() << endl;
	
	//测capacity
	cout << s1.capacity() << endl;
	
	//测resize
	s1.resize(5, 'a');
	cout << s1 << endl;
	s1.resize(15, 'a');
	cout << s1 << endl;
	//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到n个，
	//不同的是当字符个数增多时，resize(size_t n)用0来填充多出的元素空间，
	//resize(size_t n,char c)用c字符填充多出的元素空间
	//resize改变元素个数时，如果个数增多，可能会改变底层容量的大小，如果减少则不变
	
	//测reserve
	s1.reserve(15);
	cout << s1.capacity() << endl;
	//为string预留空间，如果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
	
	//测clear
	s1.clear();
	cout << s1.capacity() << endl;
	s1 += "little monster";//+=在后边有讲解
	cout << s1 << endl;
	//clear只是将string中有效字符清空，不改变底层大小，可以再键入新内容
}
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（3）string类对象的访问及遍历

void test3()
{
	string s1("hello world");

	cout << s1[6] << endl;
	//使用下标操作符[]可以直接找到对应位置的字符
	
	//string::iterator it = s1.begin();
	auto it = s1.begin();//这里体现出了auto的优越性，上面一长串的类型可以直接用auto推导代替
	for (it; it != s1.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
//begin记录第一个有效字符的位置，end记录最后一个有效字符的后一个位置
//从头到尾的打印，++是一个重载运算符，在其他类中，包括链表类也可以直接找到下一个成员

	for (auto it : s1)
	{
		cout << it << " ";
	}
	cout << endl;
//使用范围for进行遍历，十分方便

	auto rit = s1.rbegin();
	for (rit; rit != s1.rend(); rit++)
	{
		cout << *rit << " ";
	}
//rbegin和rend是一对与begin和end相反的函数，rbegin记录的是最后一个有效字符的位置，rend记录的是第一个有效字符的前一个位置，通过++实现逆向输出
}
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（4）string类对象的修改

void test4()
{
	string s1("hello world");
	
	//+=测试
	s1 += "!!!!";
	cout << s1 << endl;
	
	//c_str测试
	cout <<s1.c_str() << endl;
	//c_str就是将c++的格式转化为c语言的格式，这样字符串就可以用C语言的方式来操作
	//并且c_str返回的是指针，因为<<是重载运算符，所以才显示指向的内容
	
	//find测试
	cout << s1.find('w',2) << endl;
	
	//pushback测试
	s1.push_back('6');
	cout << s1 << endl;
	
	//append测试
	s1.append("789");
	cout << s1 << endl;
	
	//rfind测试
	cout << s1.rfind('l' , 6) << endl;
	
	//substr测试
	cout << s1.substr(0, 11) << endl;
	//substr只会截取并返回，不改变s1的内容
}
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在string尾部追加字符时，可以使用push_back , append , += ,push_back只能追加字符，append追加字符串，所以我们一般常用的是+=，既可以追加字符又可以追加字符串，并且使用起来书写简单，代码可读性高

对string进行操作时，如果可预见可以放多少字符，可以用reserve把空间预留好

这里的 find 和 rfind 与 begin rbegin 那一套一样，r都表示相反，注意这里find是从pos开始往后找到的第一个指定字符，rfind是从pos开始往前找到的第一个指定字符，然后返回该字符所在位置的下标

（5）string类非成员函数

这部分内容比较简单，我设置了超链接，直接点进去看一下文档就可以了

（6）其他

string类还有很多其他的操作，不一一列举了，需要时直接打开cplusplus查找文档即可
string类

（7）vs和g++下string结构说明

前提：32位平台

vs下的string结构

string总共占28个字节，内部结构稍微复杂一点，有一个联合体，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存放，当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间，这样保证了字符串在较小时不需要通过堆创建，提高了效率，占16字节

还有一个size_t字段保存字符串长度，占4字节，一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量，占4字节

最后还有一个指针，4字节，共28字节

g++下string结构

在g++下，string通过写时拷贝实现，只占4个字节，内部只包含一个指针，指向一块堆空间，堆空间内部包含了空间总大小、字符串有效长度、引用计数

写时拷贝：在数据第一次写入到某个存储位置时，首先将原有内容拷贝出来，写到另一位置处，然后再将数据写入到存储设备中，该技术只拷贝在拷贝初始化开始之后修改过的数据
简单来说就是在用之前不开空间，在真正要修改和写入时才开辟空间，可以减少空间的浪费，它是在浅拷贝的基础上增加了引用计数的方式实现的

引用计数：用来记录资源使用者的个数，在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该资源，就给计数增加1，当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象是该资源的最后一个使用者，将该资源释放，否则因为其他对象还在使用该资源，该资源就不能释放

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