【C++】string 类

1. 标准库中的string类

注意：

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 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（#include<string>）以及using namespace std;

a. string类对象的常见构造

代码举例1

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	string t1; // 相当于类对象的实例化
}

代码举例2

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	string t1("hello world"); // 调用构造函数
	cout << t1 << endl;
	string t2 = "hello world"; //隐式类型转换(构造函数 + 拷贝构造 + 优化 -> 构造函数)
	cout << t2 << endl;
}

代码举例3

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	string t1(10, 'a');  // 拷贝 10 个 a
	cout <<  t1 << endl;
}

运行结果：

代码举例4

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	string t1("hello");
	string t2(t1); // 拷贝构造
	cout << t2 << endl;
}

b. string类对象的容量操作

• size (返回字符串有效字符长度,没有 '\0 ')

代码举例1

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello";
	cout << t1.size() << endl;
}

运行结果：

• capacity (返回字符串的总空间大小)

代码举例2

#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello";
	cout << t1.capacity() << endl;
}

运行结果：

分析：

string 类里面的成员变量有两个可以存储空间，一个是数组，另一个是动态开辟的空间，当数组空间不足时，才会用动态开辟

• reserve（扩大字符串容量，字符有效长度不变：即 size 不变）

代码举例3

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello";
	cout << "有效长度：" << t1.size() << " 总容量：" << t1.capacity() << endl;
	t1.reserve(100);
	cout << "有效长度：" << t1.size() << " 总容量：" << t1.capacity() << endl;
}

运行结果：

分析：

有些编译器在分配空间的时候，可能会对于开辟所需的空间再给大一点

• resize (将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充)

代码举例4

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello";
	cout << "有效长度：" << t1.size() << " 总容量：" << t1.capacity() << endl;
	t1.resize(100);
	cout << "有效长度：" << t1.size() << " 总容量：" << t1.capacity() << endl;
	t1.resize(10); //可以缩小有效长度，但总容量不会随意变动
	cout << "有效长度：" << t1.size() << " 总容量：" << t1.capacity() << endl;
	t1.resize(20, '*'); //对于的空间可以初始化任意字符
	cout << t1 << endl;
}

运行结果：

c. string类对象的访问及遍历操作

• operator[] (返回pos位置的字符，和 C 语言的用法一样，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）

代码举例1

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello bit";
	string::iterator it = t1.begin();
	// it 相当于拿到 首元素的地址了
	while (it != t1.end())
	{
		cout << *it << endl;
		it++;
	}
}

运行结果：

分析：

• rbegin + rend (rbegin获取最后一个字符的迭代器 + rend获取第一个字符前一个位置的迭代器)

代码举例2

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello bit";
	string::reverse_iterator rit = t1.rbegin();
	// it 相当于拿到 首元素的地址了
	while (rit != t1.rend())
	{
		cout << *rit << endl;
		rit++;
	}
}

运行结果：

分析：

• 范围for

代码举例3

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello bit";
	for (auto i : t1)
	{
		cout << i;
	}
	cout << endl;
	for (int i = 0; i < t1.size(); i++)
	{
		cout << t1[i];
	}
}

运行结果：

d. string类对象的修改操作

• push_back (在字符串后面增加一个字符)

代码举例1

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello";
	t1.push_back('a');
	t1.push_back('a');
	t1.push_back('a');
	cout << t1 << endl;
}

运行结果：

• append (在字符串后面再增加一个字符串)

代码举例2

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello";
	t1.append("abcd");
	cout << t1 << endl;
}

运行结果：

• operator+= (在字符串后面加一个字符或者一个字符串)

代码举例3

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello";
	t1 += "aabc";
	t1 += '*';
	cout << t1 << endl;
}

运行结果：

• c_str (返回存储的字符串)

代码举例4

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello";
	t1 += '\0';
	t1 += 'a';
	cout << t1 << endl;
	cout << t1.c_str();
}

运行结果：

分析：

c_str() 是直接返回字符串 ，所以遇到 '\0' 就终止了

而

的完成是根据_size去遍历每个字符串

• find + npos (从字符串pos位置开始往后找字符c，返回第一次遇到的该字符在字符串中的位置)

代码举例5

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello";
	cout << t1.find('o',2) << endl;
	// 从下标为 2 的位置去找字符 'o'
	cout << t1.find("lo") << endl;
	// 默认从下标 0 的位置去找字符串
}

注意：

1. 如果找不到，返回 npos ( size_t npos = -1)
2. 默认 pos 从 0 下标开始

• rfind（从字符串pos位置开始往前找字符c，返回第一次遇到该字符在字符串中的位置）

代码举例6

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
	string t1 = "hello";
	cout << t1.rfind('l') << endl;
}

运行结果：

注意：

1. 如果找不到，返回 npos ( size_t npos = -1)
2. 默认 pos 从 字符串中的最后一个字符（不是 '\0' ） 下标开始

e. string类非成员函数

• operator>> (输入运算符重载)
• operator<< (输出运算符重载)
• getline (获取一行字符串)

代码举例

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
	string t1;
	getline(cin, t1);
	cout << t1 << endl;
	return 0;
}

注意：

getline 遇到空格不会结束

cin 遇到空格会结束

 2. string 类的模拟

namespace lhy
{
	class string
	{
	public:
		typedef char* iterator;
		typedef const char* const_iterater;
		iterator begin()
		{
			return _str;
		}
		iterator end()
		{
			return _str + _size;
		}
		const_iterater begin() const
		{
			return _str;
		}
		const_iterater end() const
		{
			return _str + _size;
		}
		string(const char* str = "")
			:_size(strlen(str))
		{
			_capacity = _size == 0 ? 3 : _size;
			_str = new char[_capacity + 1];
			strcpy(_str, str);
		}
		string(const string& t)
			:_size(strlen(t._str))
		{
			_capacity = t._size;
			_str = new char[_capacity + 1];
			strcpy(_str, t._str);
		}
		string(int n, char ch)
		:_size(n)
		{
			_capacity = _size;
			_str = new char[_capacity + 1];
			for (int i = 0; i < n; i++)
			{
				_str[i] = ch;
			}
			_str[_capacity] = '\0';
		}
		string& operator=(const string& t)
		{
			_size = t._size;
			_capacity = t._capacity;
			char* tmp = new char[_capacity + 1];
			strcpy(tmp, t._str);
			delete[] _str;
			_str = tmp;
			return *this;
		}
		char& operator[](int pos)
		{
			assert(pos < _size);
			return _str[pos];
		}
		const char& operator[](int pos) const 
		{
			assert(pos < _size);
			return _str[pos];
		}
		size_t size() const
		{
			return _size;
		}
		const char* c_str() const
		{
			return _str;
		}
		bool operator>(const string& t) const
		{
			if (strcmp(_str, t._str) > 0)
			{
				return true;
			}
			return false;
		}
		bool operator==(const string& t) const
		{
			if (strcmp(_str, t._str) == 0)
			{
				return true;
			}
			return false;
		}
		bool operator<(const string& t) const
		{
			if (strcmp(_str, t._str) < 0)
			{
				return true;
			}
			return false;
		}
		bool operator<=(const string& t) const
		{
			return *this < t || *this == t;
		}
		bool operator>=(const string& t) const
		{
			return *this > t || *this == t;
		}
		bool operator!=(const string& t) const
		{
			return !(*this == t);
		}
		void push_back(const char ch)
		{
			if (_size + 1 > _capacity)
			{
				reserve(_size * 2);
			}
			_size++;
			_str[_size - 1] = ch;
			_str[_size] = '\0';
		}
		void append(const char* str)
		{
			int len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reserve(_size + len);
			}
			strcpy(_str + _size, str);
			_size += len;
		}
		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > _size)
			{
				char* tmp = new char[n + 1];
				strcpy(tmp, _str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;
				_capacity = n;
			}
		}
		void resize(size_t size,char ch = '\0')
		{
			if (size > _size)
			{
				reserve(size);
				int x = size - _size;
				while (x--)
				{
					*this += ch;
				}
				_size = size;
			}
			else
			{
				_size = size;
				_str[_size] = '\0';
			}
		}
		void insert(size_t pos,const char ch)
		{
			assert(pos <= _size);
			if (_size + 1 > _capacity)
			{
				reserve(_size * 2);
			}
			_size++;
			for (int i = _size; i > pos; i--)
			{
				_str[i] = _str[i - 1];
			}
			_str[pos] = ch;
		}
		void insert(size_t pos,const char* str)
		{
			assert(pos <= _size);
			int len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reserve(_size + len);
			}
			_size += len;
			for (size_t i = _size; i > pos + len - 1; i--)
			{
				_str[i] = _str[i - len];
			}
			strncpy(_str + pos, str, len);
		}
		void erase(size_t pos,size_t n = npos)
		{
			assert(pos <= _size);
			if (n == npos || pos + n >= _size )
			{
				_str[pos] = '\0';
				_size = pos;
			}
			else
			{
				for (int i = pos + n; i <= this->size(); i++)
				{
					_str[i - n] = _str[i];
				}
				_size -= n;
			}
		}
		void swap(string &t)
		{
			std::swap(_size, t._size);
			std::swap(_capacity, t._capacity);
			std::swap(_str, t._str);
 
		}
		size_t find(const char ch, size_t pos = 0)
		{
			assert(pos < _size);
			for (size_t i = pos; i < this->size(); i++)
			{
				if (_str[i] == ch)
				{
					return i;
				}
			}
			return -1;
		}
		size_t find(const char* str, size_t pos = 0)
		{
			assert(pos < _size);
			char *tmp = std ::strstr(_str + pos, str);
			if (tmp == nullptr)
			{
				return -1;
			}
			else
			{
				return tmp - _str;
			}
		}
		string& operator+=(const char *str)
		{
			append(str);
			return *this;
		}
		string& operator+=(const char ch)
		{
			push_back(ch);
			return *this;
		}
		void clear()
		{
			_str[0] = '\0';
			_size = 0;
		}
		~string()
		{
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
		}
 
	private:
		char* _str;
		size_t _size;
		size_t _capacity;
		static size_t npos;
	};
	size_t string::npos = -1;
	ostream& operator<<(ostream& out, const string& t)
	{
		for (size_t i = 0; i < t.size(); i++)
		{
			out << t[i];
		}
		return out;
	}
	istream& operator>> (istream& in,string& t)
	{
		t.clear();
		int i = 0;
		char tmp[128];
		char ch = in.get();
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			tmp[i++] = ch;
			if (i == 126)
			{
				tmp[i + 1] = '\0';
				t += tmp;
				i = 0;
			}
			ch = in.get();
		}
		if (i != 0)
		{
			tmp[i] = '\0';
			t += tmp;
		}
		return cin;
	}
}