string类

前言一、为什么学习string类C语言中的字符串示例

二、标准库中的string类string类string类的常用接口说明string类对象的常见构造string类对象的容量操作string的接口测试及使用string类对象的访问及遍历操作下标和方括号遍历范围for遍历迭代器遍历相同的代码，在不同的编译器有不同的空间

string类对象的修改操作string类非成员函数vs和g++下string结构的说明示例例一例二例三例四例五其他

三、string类的模拟实现经典的string类问题浅拷贝深拷贝传统版写法的String类现代版写法的String类

写时拷贝string类的模拟实现

四、扩展文章sortvs编译器string的扩容总结扩容优化留存空间

g++编译器string的扩容capacity（）reserve()resize（）shrink_to_fitatinserterasenpos解决c++默认遇到空格和换行就结束的问题getline()循环

to_stringstoi

---

前言

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<code>string 类是编程语言中用于表示和操作字符串的基本数据类型或类。它提供了一系列方法和操作，允许开发者对字符串进行创建、修改、查找、比较、转换等。string 类通常具有不可变性，意味着一旦创建了字符串对象，其内容就不能被修改，但可以创建新的字符串对象来表示修改后的内容。这种特性有助于在多线程环境中保持数据的安全性。string 类还提供了各种构造函数、操作符重载和格式化功能，使字符串操作更加灵活和高效。

在C++中，string类函数的长度范围可以是非法的，但不建议用。

---

一、为什么学习string类

C语言中的字符串

C语言中，字符串是以'\0'结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP的思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能还会越界访问。

示例

把字符串转换成整数

字符串相加

在OJ中，有关字符串的题目基本以string类的形式出现，而且在常规工作中，为了简单、方便、快捷，基本都使用string类，很少有人去使用C库中的字符串操作函数。

二、标准库中的string类

string类

string类的文档介绍

字符串是表示字符序列的类标准的字符串类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，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。string类是使用char(即作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。string类是basic_string模板类的一个实例，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(根于更多的模板信息请参考basic_string)。注意，这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。

总结

string是表示字符串的字符串类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。string在底层实际是：basic_string模板类的别名t

typedef basic_string<char, char_traits, allocator>

string;

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头文件以及using namespace std;

string类的常用接口说明

string类对象的常见构造

函数名称（constructor）	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 Teststring()

{ -- -->

string s1; // 构造空的string类对象s1

string s2("hello bit"); // 用C格式字符串构造string类对象s2

string s3(s2); // 拷贝构造s3

}

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

在C++中，string类有两个成员函数size()和length()，它们都用于返回字符串的长度，但它们之间没有区别，可以互换使用。这是因为C++标准库中的string类是基于字符数组实现的，它们都返回的是存储在string对象中的字符个数。因此，在C++中，size()和length()函数可以互相替代使用，没有区别。

string的接口测试及使用

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

#include <string>

// 测试string容量相关的接口

// size/clear/resize

void Teststring1()

{

// 注意：string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出

string s("hello, bit!!!");

cout << s.size() << endl;

cout << s.length() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << s << endl;

// 将s中的字符串清空，注意清空时只是将size清0，不改变底层空间的大小

s.clear();

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

// 将s中有效字符个数增加到10个，多出位置用'a'进行填充

// “aaaaaaaaaa”

s.resize(10, 'a');

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

// 将s中有效字符个数增加到15个，多出位置用缺省值'\0'进行填充

// "aaaaaaaaaa\0\0\0\0\0"

// 注意此时s中有效字符个数已经增加到15个

s.resize(15);

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << s << endl;

// 将s中有效字符个数缩小到5个

s.resize(5);

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << s << endl;

}

//====================================================================================

void Teststring2()

{

string s;

// 测试reserve是否会改变string中有效元素个数

s.reserve(100);

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

// 测试reserve参数小于string的底层空间大小时，是否会将空间缩小

s.reserve(50);

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

}

// 利用reserve提高插入数据的效率，避免增容带来的开销

//====================================================================================

void TestPushBack()

{

string s;

size_t sz = s.capacity();

cout << "making s grow:\n";

for (int i = 0; i < 100; ++i)

{

s.push_back('c');

if (sz != s.capacity())

{

sz = s.capacity();

cout << "capacity changed: " << sz << '\n';

}

}

}

// 构建vector时，如果提前已经知道string中大概要放多少个元素，可以提前将string中空间设置好

void TestPushBackReserve()

{

string s;

s.reserve(100);

size_t sz = s.capacity();

cout << "making s grow:\n";

for (int i = 0; i < 100; ++i)

{

s.push_back('c');

if (sz != s.capacity())

{

sz = s.capacity();

cout << "capacity changed: " << sz << '\n';

}

}

}

// string的遍历

// begin()+end() for+[] 范围for

// 注意：string遍历时使用最多的还是for+下标 或者 范围for(C++11后才支持)

// begin()+end()大多数使用在需要使用STL提供的算法操作string时，比如：采用reverse逆置string

void Teststring3()

{

string s1("hello Bit");

const string s2("Hello Bit");

cout << s1 << " " << s2 << endl;

cout << s1[0] << " " << s2[0] << endl;

s1[0] = 'H';

cout << s1 << endl;

// s2[0] = 'h'; 代码编译失败，因为const类型对象不能修改

}

void Teststring4()

{

string s("hello Bit");

// 3种遍历方式：

// 需要注意的以下三种方式除了遍历string对象，还可以遍历是修改string中的字符，

// 另外以下三种方式对于string而言，第一种使用最多

// 1. for+operator[]

for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)

cout << s[i] << endl;

// 2.迭代器

string::iterator it = s.begin();

while (it != s.end())

{

cout << *it << endl;

++it;

}

// string::reverse_iterator rit = s.rbegin();

// C++11之后，直接使用auto定义迭代器，让编译器推到迭代器的类型

auto rit = s.rbegin();

while (rit != s.rend())

cout << *rit << endl;

// 3.范围for

for (auto ch : s)

cout << ch << endl;

}

//

// 测试string：

// 1. 插入(拼接)方式：push_back append operator+=

// 2. 正向和反向查找：find() + rfind()

// 3. 截取子串：substr()

// 4. 删除：erase

void Teststring5()

{

string str;

str.push_back(' '); // 在str后插入空格

str.append("hello"); // 在str后追加一个字符"hello"

str += 'b'; // 在str后追加一个字符'b'

str += "it"; // 在str后追加一个字符串"it"

cout << str << endl;

cout << str.c_str() << endl; // 以C语言的方式打印字符串

// 获取file的后缀

string file("string.cpp");

size_t pos = file.rfind('.');

string suffix(file.substr(pos, file.size() - pos));

cout << suffix << endl;

// npos是string里面的一个静态成员变量

// static const size_t npos = -1;

// 取出url中的域名

string url("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");

cout << url << endl;

size_t start = url.find("://");

if (start == string::npos)

{

cout << "invalid url" << endl;

return;

}

start += 3;

size_t finish = url.find('/', start);

string address = url.substr(start, finish - start);

cout << address << endl;

// 删除url的协议前缀

pos = url.find("://");

url.erase(0, pos + 3);

cout << url << endl;

}

int main()

{

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。

string类对象的访问及遍历操作

函数名称	功能说明
operator[ ]	返回<code>pos位置的字符，const string类对象调用
begin + end	<code>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	<code>rbegin获取最后一个字符的迭代器 + rend获取第一个字符位置的迭代器
范围<code>for	C++11支持更简洁的范围<code>for的新遍历方式

ps: c++重载两个operator[],为什么不会报错呢？是因为外部const的存在导致两个重载参数不一样，构成函数重载

下标和方括号遍历

以下是一个使用C ++的示例，使用下标和方括号来遍历<code>string类的示例：

#include <iostream>

#include <string>

int main() { -- -->

std::string str = "Hello, World!";

// 使用下标和方括号遍历string类

for (int i = 0; i < str.length(); i++) {

std::cout << str[i] << std::endl;

}

return 0;

}

这段代码创建了一个名为str的字符串，其中包含“Hello, World！”的文本。然后，使用for循环遍历字符串中的每个字符。循环变量i从0开始，直到字符串的长度（使用str.length()获得）。在循环体中，通过str[i]使用下标和方括号来访问字符串中的字符，并使用std::cout将其打印到控制台上。

范围for遍历

以下是一个示例，演示了如何使用for循环遍历字符串，并将每个字符打印出来：

#include <iostream>

#include <string>

int main() {

// 一个字符串示例

std::string myString = "Hello, World!";

// 使用for循环遍历字符串

for (auto ch : myString) {

std::cout << ch << std::endl;

}

return 0;

}

运行上述代码，会将字符串中的每个字符打印出来：

H

e

l

l

o

,

W

o

r

l

d

!

迭代器遍历

以下是一个示例，演示了如何使用迭代器遍历字符串，并将每个字符打印出来：

#include <iostream>

#include <string>

int main() {

// 一个字符串示例

std::string myString = "Hello, World!";

// 使用迭代器遍历字符串

for (std::string::iterator it = myString.begin(); it != myString.end(); ++it) {

char ch = *it; // 获取迭代器指向的字符

std::cout << ch << std::endl;

}

return 0;

}

运行上述代码，会将字符串中的每个字符打印出来：

H

e

l

l

o

,

W

o

r

l

d

!

在这个示例中，我们使用了迭代器来遍历字符串。通过调用myString.begin()和myString.end()，我们分别获得了字符串的起始和结束迭代器。在每一次循环中，我们通过*it操作符获取迭代器指向的字符，并将其打印出来。然后，迭代器it向前移动到下一个位置，直到达到字符串的末尾为止。

相同的代码，在不同的编译器有不同的空间

这段代码主要包含两个问题。第一个问题是输出 <code>std::string::iterator 的类型名，第二个问题是输出 std::string 对象的大小，并且说明为什么在不同编译器下结果不同。

首先，输出 std::string::iterator 的类型名，可以使用 typeid 运算符。typeid 运算符可以应用于任意表达式，返回该表达式的类型信息，类型信息可以使用 type_info 类来表示，其中包含了类型的名称等信息。因此，typeid(std::string::iterator).name() 的作用就是获取 std::string::iterator 的类型名，并输出到标准输出流中。

而对于第二个问题，std::string 是一个标准库提供的类模板，通常情况下在不同的编译器下，std::string 的实现是不同的。因此，sizeof(s2) 的结果在不同的编译器下也会有所不同。不同的编译器可能会有不同的实现方式和优化策略，例如内部缓存、内存对齐、空间预分配等。另外，不同的编译器还可能配置不同的编译选项和版本，这些也可能影响到 std::string 的实现和大小。

因此，如果在不同的编译器下运行相同的代码，可能会得到不同的结果。这不一定是问题，只是反映了实现和优化的差异。如果需要在不同的编译器和平台上保证代码的可移植性，需要避免直接依赖于具体的实现细节，而是使用标准库提供的接口和规范

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<code>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<code>str
c_str	返回<code>C格式字符串
find + npos	从字符串<code>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<code>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<code>str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

最常用的形式如下

<code>s1 += 'y';

s1 +='yyyyyyyyyyyyyyyyyy';

string s2 ("11111111111");

s1 += s2;

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。

string类非成员函数

函数	功能说明
operator+	尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低
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

上面的几个接口大家了解一下，下面的OJ题目中会有一些体现他们的使用。<code>string类中还有一些其他的操作，这里不一一列举，大家在需要用到时不明白了查文档即可。

vs和g++下string结构的说明

ps:下述结构是在32位平台下进行验证，32位平台下指针占4个字节。

vs下string的结构

string总共占28个字节，内部结构稍微复杂一点，先是有一个联合体，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来存放当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间

union _Bxty

{ -- --> // storage for small buffer or pointer to larger one

value_type _Buf[_BUF_SIZE];

pointer _Ptr;

char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing

} _Bx;

这种设计也是有一定道理的，大多数情况下字符串的长度都小于16，那string对象创建好之后，内部已经有了16个字符数组的固定空间，不需要通过堆创建，效率高。

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

最后：还有一个指针做一些其他事情。

故总共占16+4+4+4=28个字节。

<code>g++下string的结构

G++下，string是通过写时拷贝实现的，string对象总共占4个字节，内部只包含了一个指针，该指针将来指向一块堆空间，内部包含了如下字段：

空间总大小

字符串有效长度

引用计数

指向堆空间的指针，用来存储字符串。

struct _Rep_base

{ -- -->

size_type _M_length;

size_type _M_capacity;

_Atomic_word _M_refcount;

};

示例

例一

仅仅反转字母

class Solution {

public:

bool isLetter(char ch)

{

if (ch >= 'a' && ch <= 'z')

return true;

if (ch >= 'A' && ch <= 'Z')

return true;

return false;

}

string reverseOnlyLetters(string S) {

if (S.empty())

return S;

size_t begin = 0, end = S.size() - 1;

while (begin < end)

{

while (begin < end && !isLetter(S[begin]))

++begin;

while (begin < end && !isLetter(S[end]))

--end;

swap(S[begin], S[end]);

++begin;

--end;

}

return S;

}

};

例二

字符串中的第一个唯一字符

class Solution {

public:

int firstUniqChar(string s) {

// 统计每个字符出现的次数

int count[256] = { 0 };

int size = s.size();

for (int i = 0; i < size; ++i)

count[s[i]] += 1;

// 按照字符次序从前往后找只出现一次的字符

for (int i = 0; i < size; ++i)

if (1 == count[s[i]])

return i;

return -1;

}

};

例三

字符串最后一个单词的长度

#include<iostream>

#include<string>

using namespace std;

int main()

{

string line;

// 不要使用cin>>line,因为会它遇到空格就结束了

// while(cin>>line)

while (getline(cin, line))

{

size_t pos = line.rfind(' ');

cout << line.size() - pos - 1 << endl;

}

return 0;

}

例四

验证回文串

class Solution {

public:

bool isLetterOrNumber(char ch)

{

return (ch >= '0' && ch <= '9')

|| (ch >= 'a' && ch <= 'z')

|| (ch >= 'A' && ch <= 'Z');

}

bool isPalindrome(string s) {

// 先小写字母转换成大写，再进行判断

for (auto& ch : s)

{

if (ch >= 'a' && ch <= 'z')

ch -= 32;

}

int begin = 0, end = s.size() - 1;

while (begin < end)

{

while (begin < end && !isLetterOrNumber(s[begin]))

++begin;

while (begin < end && !isLetterOrNumber(s[end]))

--end;

if (s[begin] != s[end])

{

return false;

}

else

{

++begin;

--end;

}

}

return true;

}

};

例五

字符串相加

class Solution {

public:

string addstrings(string num1, string num2)

{

// 从后往前相加，相加的结果到字符串可以使用insert头插

// 或者+=尾插以后再reverse过来

int end1 = num1.size() - 1;

int end2 = num2.size() - 1;

int value1 = 0, value2 = 0, next = 0;

string addret;

while (end1 >= 0 || end2 >= 0)

{

if (end1 >= 0)

value1 = num1[end1--] - '0';

else

value1 = 0;

if (end2 >= 0)

value2 = num2[end2--] - '0';

else

value2 = 0;

int valueret = value1 + value2 + next;

if (valueret > 9)

{

next = 1;

valueret -= 10;

}

else

{

next = 0;

}

//addret.insert(addret.begin(), valueret+'0');

addret += (valueret + '0');

}

if (next == 1)

{

//addret.insert(addret.begin(), '1');

addret += '1';

}

reverse(addret.begin(), addret.end());

return addret;

}

};

其他

反转字符串 II

反转字符串中的单词 III

字符串相乘

找出字符串中第一个只出现一次的字符

三、string类的模拟实现

经典的string类问题

模拟实现string

大家看下以下string类的实现是否有问题？

// 为了和标准库区分，此处使用String

class String

{

public:

/*String()

:_str(new char[1])

{*_str = '\0';}

*/

//String(const char* str = "\0") 错误示范

//String(const char* str = nullptr) 错误示范

String(const char* str = "")

{

// 构造String类对象时，如果传递nullptr指针，可以认为程序非

if (nullptr == str)

{

assert(false);

return;

}

_str = new char[strlen(str) + 1];

strcpy(_str, str);

}

~String()

{

if (_str)

{

delete[] _str;

_str = nullptr;

}

}

private:

char* _str;

};

// 测试

void TestString()

{

String s1("hello bit!!!");

String s2(s1);

}

说明：上述<code>String类没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载，此时编译器会合成默认的，当用s1构造s2时，编译器会调用默认的拷贝构造。最终导致的问题是，s1、s2共用同一块内存空间，在释放时同一块空间被释放多次而引起程序崩溃，这种拷贝方式，称为浅拷贝。

浅拷贝

浅拷贝：也称位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源，最后就会导致多个对象共享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该资源已经被释放，以为还有效，所以当继续对资源进项操作时，就会发生发生了访问违规。

就像一个家庭中有两个孩子，但父母只买了一份玩具，两个孩子愿意一块玩，则万事大吉，万一不想分享就你争我夺，玩具损坏。

可以采用深拷贝解决浅拷贝问题，即：每个对象都有一份独立的资源，不要和其他对象共享。父母给每个孩子都买一份玩具，各自玩各自的就不会有问题了。

深拷贝

如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出。一般情况都是按照深拷贝方式提供。

传统版写法的String类

<code>class String

{ -- -->

public:

String(const char* str = "")

{

// 构造String类对象时，如果传递nullptr指针，可以认为程序非

if (nullptr == str)

{

assert(false);

return;

}

_str = new char[strlen(str) + 1];

strcpy(_str, str);

}

String(const String& s)

:

_str(new char[strlen(s._str) + 1])

{

}

strcpy(_str, s._str);

String& operator=(const String& s)

{

if (this != &s)

{

char* pStr = new char[strlen(s._str) + 1];

strcpy(pStr, s._str);

delete[] _str;

_str = pStr;

}

return *this;

}

~String()

{

if (_str)

{

delete[] _str;

_str = nullptr;

}

}

private:

char* _str;

};

现代版写法的String类

class String

{

public:

String(const char* str = "")

{

if (nullptr == str)

{

assert(false);

return;

}

_str = new char[strlen(str) + 1];

strcpy(_str, str);

}

String(const String& s)

:

_str(nullptr)

{

}

String strTmp(s._str);

swap(_str, strTmp._str);

// 对比下和上面的赋值那个实现比较好？

String& operator=(String s)

{

swap(_str, s._str);

return *this;

}

/*

String& operator=(const String& s)

{

if(this != &s)

{

String strTmp(s);

swap(_str, strTmp._str);

}

return *this;

}

*/

~String()

{

if (_str)

{

delete[] _str;

_str = nullptr;

}

}

private:

char* _str;

};

写时拷贝

写时拷贝就是一种拖延症，是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。

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，说明该对象时资源的最后一个使用者，将该资源释放；否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源。

C++ STL STRING的COPY-ON-WRITE技术

C++的STD::STRING的“读时也拷贝”技术！

string类的模拟实现

<code>#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>

using namespace std;

#include <assert.h>

namespace bit

{ -- -->

class string

{

public:

typedef char* iterator;

public:

string(const char* str = "")

{

_size = strlen(str);

_capacity = _size;

_str = new char[_capacity + 1];

strcpy(_str, str);

}

string(const string& s)

: _str(nullptr)

, _size(0)

, _capacity(0)

{

string tmp(s._str);

this->swap(tmp);

}

string& operator=(string s)

{

this->swap(s);

return *this;

}

~string()

{

if (_str)

{

delete[] _str;

_str = nullptr;

}

}

/

// iterator

iterator begin()

{

return _str;

}

iterator end()

{

return _str + _size;

}

/

// modify

void push_back(char c)

{

if (_size == _capacity)

reserve(_capacity * 2);

_str[_size++] = c;

_str[_size] = '\0';

}

string& operator+=(char c)

{

push_back(c);

return *this;

}

// 作业实现

void append(const char* str);

string& operator+=(const char* str);

void clear()

{

_size = 0;

_str[_size] = '\0';

}

void swap(string& s)

{

std::swap(_str, s._str);

std::swap(_size, s._size);

std::swap(_capacity, s._capacity);

}

const char* c_str()const

{

return _str;

}

/

// capacity

size_t size()const

{

return _size;

}

size_t capacity()const

{

return _capacity;

}

bool empty()const

{

return 0 == _size;

}

void resize(size_t newSize, char c = '\0')

{

if (newSize > _size)

{

// 如果newSize大于底层空间大小，则需要重新开辟空间

if (newSize > _capacity)

{

reserve(newSize);

}

memset(_str + _size, c, newSize - _size);

}

_size = newSize;

_str[newSize] = '\0';

}

void reserve(size_t newCapacity)

{

// 如果新容量大于旧容量，则开辟空间

if (newCapacity > _capacity)

{

char* str = new char[newCapacity + 1];

strcpy(str, _str);

// 释放原来旧空间,然后使用新空间

delete[] _str;

_str = str;

_capacity = newCapacity;

}

}

// access

char& operator[](size_t index)

{

assert(index < _size);

return _str[index];

}

const char& operator[](size_t index)const

{

assert(index < _size);

return _str[index];

}

// 作业

bool operator<(const string& s);

bool operator<=(const string& s);

bool operator>(const string& s);

bool operator>=(const string& s);

bool operator==(const string& s);

bool operator!=(const string& s);

// 返回c在string中第一次出现的位置

size_t find(char c, size_t pos = 0) const;

// 返回子串s在string中第一次出现的位置

size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const;

// 在pos位置上插入字符c/字符串str，并返回该字符的位置

string& insert(size_t pos, char c);

string& insert(size_t pos, const char* str);

// 删除pos位置上的元素，并返回该元素的下一个位置

string& erase(size_t pos, size_t len);

private:

friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const bit::string& s);

friend istream& operator>>(istream& _cin, bit::string& s);

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

};

ostream& operator<<(ostream& _cout, const bit::string& s)

{

// 不能使用这个, 因为string的字符串内部可能会包含\0

// 直接cout时, 是将_str当成char*打印的，遇到内部的\0时后序内容就不打印了

//cout << s._str;

for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)

{

_cout << s[i];

}

return _cout;

}

}

///对自定义的string类进行测试

void TestBitstring()

{

bit::string s1("hello");

s1.push_back(' ');

s1.push_back('b');

s1.push_back('i');

s1 += 't';

cout << s1 << endl;

cout << s1.size() << endl;

cout << s1.capacity() << endl;

// 利用迭代器打印string中的元素

bit::string::iterator it = s1.begin();

while (it != s1.end())

{

cout << *it;

++it;

}

cout << endl;

// 这里可以看到一个类只要支持的基本的iterator，就支持范围for

for (auto ch : s1)

cout << ch;

cout << endl;

}

四、扩展

文章

C++面试中STRING类的一种正确写法

STL 的string类怎么啦？

sort

在C++中，sort()函数是一个标准库函数，位于头文件中。它用于对各种容器（如数组、向量、字符串等）中的元素进行排序。

sort()函数的一般语法如下：

#include <algorithm>

sort(container.begin(), container.end());

其中，container是要排序的容器，可以是数组、向量、字符串等类型。sort()函数会按升序对容器中的元素进行排序，默认使用元素的小于比较运算符（<）。

例如，对一个整型数组进行排序的示例代码如下：

#include <iostream>

#include <algorithm>

using namespace std;

int main() {

int arr[] = { 5, 2, 8, 1, 9};

int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);

sort(arr, arr + n);

cout << "Sorted array: ";

for (int i = 0; i < n; i++) {

cout << arr[i] << " ";

}

cout << endl;

return 0;

}

输出结果为：1 2 5 8 9

需要注意的是，sort()函数默认是对容器中元素进行升序排序，如果需要进行降序排序，可以使用greater<>()函数作为第三个参数，如下所示：

sort(container.begin(), container.end(), greater<>());

以上就是C++中sort()函数的基本用法。

vs编译器string的扩容

在vs编译器中，会对扩容进行优化，首先前几次会按二倍扩容，后面是按1.5倍扩容

<code>15

31

……

为什么会是15呢？是因为编译器会自动留一个空间给'\0'

总结

扩容优化

在 Visual Studio 编译器中，对于 string 类的扩容，确实存在一种优化策略。通常情况下，首几次扩容时，编译器会按照二倍扩容的方式进行，即将当前内存块的大小乘以2。

这种扩容方式能够保证每次扩容都有足够的额外空间，以容纳未来可能增长的字符串内容。同时，二倍扩容也能够减少频繁的扩容操作，提高性能。

然而，随着字符串的长度不断增长，二倍扩容可能会导致内存空间浪费的问题。为了解决这个问题，VS 编译器在一定的阈值之后会切换到按1.5倍扩容的方式。

按照1.5倍扩容的方式，每次扩容时将当前内存块的大小乘以1.5，以提供更适当的额外空间。这种方式可以在一定程度上减少内存的浪费，同时仍然提供足够的空间用于字符串的增长。

需要注意的是，具体的扩容策略可能会因不同的编译器版本或设置而有所变化。上述描述是一种常见的优化策略，在大多数情况下是适用的。

留存空间

在 Visual Studio 编译器中，当对 string 进行扩容时，编译器会自动为新的内存块留出一个额外的空间来存储 '\0' 终止字符。这是为了确保字符串在扩容后仍然是以 '\0' 结尾的，以符合 C 风格的字符串表示法。

'\0' 字符用于表示字符串的结束，它是一个空字符，ASCII 值为0。在 C 和 C++ 中，字符串是以 '\0' 结尾的字符数组。因此，为了在对 string 进行扩容后仍然保持以 '\0' 结尾的特性，编译器会预留一个空间。

例如，如果当前字符串的长度为 n，在扩容时，编译器会为新的内存块分配 n + 1 的空间，其中 n 用于存储原有的字符，而额外的一个空间用于存储 '\0' 终止字符。

这种方式确保了对 string 进行扩容后，字符串仍然可以被正确地处理和使用，而不会导致字符截断或其他意外行为。

g++编译器string的扩容

相比于vs编译器，g++编译器显然没有扩容优化的概念

capacity（）

在C++中，<code>capacity（容量）通常用于描述容器对象（如vector、string等）的内部存储空间的大小。容量表示容器已分配的内存大小，而不是容器中实际存储的元素数量。

对于vector容器来说，capacity()函数可以返回当前容器的容量大小。例如：

std::vector<int> myVector;

std::cout << "容量：" << myVector.capacity() << std::endl;

对于string字符串来说，capacity()函数也可以返回当前字符串的容量大小。例如：

std::string myString;

std::cout << "容量：" << myString.capacity() << std::endl;

当容器中的元素数量超过容器的容量时，容器会重新分配内存空间，将之前的元素复制到新的内存空间中。重新分配内存空间会导致性能损耗，因此在添加大量元素之前，可以使用reserve()函数预先分配足够的容量，以避免频繁的内存分配和复制操作。

例如，在vector容器中，可以使用reserve()函数预先分配容量：

std::vector<int> myVector;

myVector.reserve(100); // 预分配容量为100

在string字符串中，也可以使用reserve()函数预分配容量：

std::string myString;

myString.reserve(100); // 预分配容量为100

总之，capacity（容量）用于描述容器对象内部存储空间的大小，可以通过capacity()函数来获取容器当前的容量大小。

reserve()

ps：只会影响capacity不会影响size

在C++中，reserve()函数用于预分配容器对象的内存空间，以提前为容器对象分配足够的内存，避免频繁的内存分配和复制操作。

对于vector容器来说，reserve()函数可以用来预分配容器的容量。例如：

std::vector<int> myVector;

myVector.reserve(100); // 预分配容量为100

在上面的例子中，我们使用reserve()函数预先分配了容量为100的vector对象，即预先分配了100个int类型的内存空间。这样，当我们向vector中添加元素时，就不需要频繁地进行内存分配和复制操作。

同样地，对于string字符串来说，也可以使用reserve()函数预分配容量。例如：

std::string myString;

myString.reserve(100); // 预分配容量为100

在上述例子中，我们使用reserve()函数预先分配了容量为100的string对象，即预先分配了100个字符的内存空间。这样，在添加较长的字符串时，就不需要频繁地进行内存分配和复制操作。

需要注意的是，reserve()函数仅仅是预分配了容器对象的内存空间，并不会改变容器对象中实际存储的元素数量。因此，预分配的容量可以大于或等于实际存储的元素数量。

总而言之，reserve()函数用于预分配容器对象的内存空间，以提前为容器对象分配足够的内存，避免频繁的内存分配和复制操作。在vector和string等容器中都可以使用reserve()函数。

resize（）

ps：resize（）会影响size

在C++中，resize()函数用于改变容器对象的大小。

对于vector容器来说，resize()函数可以用来改变容器的大小，即添加或删除元素。例如：

std::vector<int> myVector;

myVector.resize(10); // 将容器的大小设置为10

在上面的例子中，我们使用resize()函数将容器的大小设置为10。如果原来容器的大小小于10，那么resize()函数将在容器的末尾添加足够数量的默认构造元素，使得容器的大小达到10。如果原来容器的大小大于10，那么resize()函数将删除容器末尾多出的元素，使得容器的大小为10。

对于string字符串来说，resize()函数也可以用来改变字符串的大小。例如：

std::string myString;

myString.resize(10); // 将字符串的大小设置为10

在上述例子中，我们使用resize()函数将字符串的大小设置为10。如果原来字符串的大小小于10，那么resize()函数将在字符串的末尾添加足够数量的空字符，使得字符串的大小达到10。如果原来字符串的大小大于10，那么resize()函数将删除字符串末尾多出的字符，使得字符串的大小为10。

需要注意的是，resize()函数会改变容器对象中实际存储的元素数量。因此，新调整大小后的容器大小可能小于、等于或大于调用resize()函数之前的容器大小。

总而言之，resize()函数用于改变容器对象的大小，在vector和string等容器中都可以使用resize()函数。对于vector容器，resize()函数可以添加或删除元素；对于string字符串，resize()函数可以添加或删除字符。

已有的值不会动，在后面填写值，VS一开始开辟的空间是16，<code>resize开辟空间，size变成20，capacity容量不够，按2倍扩容

<code>resize也会删除数据

shrink_to_fit

C++中的shrink_to_fit函数是一个vector容器的成员函数，用于请求vector缩小其容量以适应其当前大小。它的语法如下：

void shrink_to_fit();

该函数会释放vector中多余的内存空间，使其容量等于其大小。这样做可以节省内存空间，但也会导致如果再次添加元素，可能需要重新分配内存并复制元素。因此，shrink_to_fit函数一般用于不再需要添加新元素或者已经达到稳定状态的情况下。

以下是一个示例：

#include <iostream>

#include <vector>

int main() { -- -->

std::vector<int> vec;

// 在不断添加元素后，vector的容量可能会超过实际需要的大小

for (int i = 0; i < 100; i++) {

vec.push_back(i);

}

std::cout << "容量：" << vec.capacity() << std::endl;

std::cout << "大小：" << vec.size() << std::endl;

// 调用shrink_to_fit函数，释放多余的内存空间

vec.shrink_to_fit();

std::cout << "调用shrink_to_fit函数后的容量：" << vec.capacity() << std::endl;

std::cout << "调用shrink_to_fit函数后的大小：" << vec.size() << std::endl;

return 0;

}

输出结果：

容量：128

大小：100

调用shrink_to_fit函数后的容量：100

调用shrink_to_fit函数后的大小：100

在该示例中，初始时vector的容量为128，大小为100。通过调用shrink_to_fit函数，vector的容量被缩小为100，与其大小相等。

at

C++中的at()函数是用于访问容器中指定位置元素的方法。at()函数可以用于访问std::vector、std::array、std::deque以及std::string等容器。

at()函数的语法如下：

reference at(size_type pos);

const_reference at(size_type pos) const;

其中，pos表示要访问的元素的索引位置。

如果使用at()函数访问一个容器中的元素，当索引超出容器的有效范围时，会抛出一个std::out_of_range异常。这与使用operator[]操作符进行访问不同，后者在索引超出范围时，行为是未定义的。

以下是一个示例：

#include <iostream>

#include <vector>

int main() {

std::vector<int> vec = { 1, 2, 3, 4, 5};

try {

// 访问索引为2的元素

int value = vec.at(2);

std::cout << "索引为2的元素：" << value << std::endl;

// 访问超出范围的索引

value = vec.at(10); // 这里会抛出std::out_of_range异常

std::cout << "索引为10的元素：" << value << std::endl;

} catch (const std::out_of_range& e) {

std::cout << "发生了out_of_range异常：" << e.what() << std::endl;

}

return 0;

}

输出结果：

索引为2的元素：3

发生了out_of_range异常：vector::_M_range_check: __n (which is 10) >= this->size() (which is 5)

在该示例中，首先使用at()函数访问索引为2的元素，输出结果为3。然后，使用at()函数访问超出范围的索引10，这里会抛出一个std::out_of_range异常，并显示相应的错误信息。

insert

在C++中，insert是一个用于在容器中插入元素的函数。它有多种用法，如：

在vector中插入元素：

vector<int> nums = { 1, 2, 3, 4};

nums.insert(nums.begin() + 2, 5); // 在索引为2的位置插入元素5

在list中插入元素：

list<int> nums = { 1, 2, 3, 4};

auto it = nums.begin();

advance(it, 2);

nums.insert(it, 5); // 在迭代器指向的位置插入元素5

在map中插入键值对：

map<string, int> scores = { { "Alice", 90}, { "Bob", 80}, { "Charlie", 70}};

scores.insert(make_pair("David", 60)); // 插入键值对"Davis"和60

在set中插入元素：

set<string> names = { "Alice", "Bob", "Charlie"};

names.insert("David"); // 插入元素"David"

这只是insert的一些用法示例，在不同的容器中有不同的使用方法，具体可以查看C++的文档或教程。

erase

C++中的erase是一个字符串或容器的成员函数，用于删除容器中的一个或多个元素。具体用法如下：

字符串的erase函数用于删除字符串中的一个或多个字符。具体用法如下：

string str = "Hello World";

str.erase(5); // 删除索引为5的字符，结果为"HelloWorld"

str.erase(0, 5); // 删除从索引0开始的5个字符，结果为"World"

容器的erase函数用于删除容器中的一个或多个元素。具体用法如下：

vector<int> vec = { 1, 2, 3, 4, 5};

vec.erase(vec.begin()); // 删除容器的第一个元素，结果为{2, 3, 4, 5}

vec.erase(vec.begin() + 2, vec.begin() + 4); // 删除容器的第3个和第4个元素，结果为{2, 3, 5}

需要注意的是，对于字符串的erase函数，删除字符会导致字符串的长度减小；对于容器的erase函数，删除元素会导致容器的大小减小。

npos

C++的npos是一个常量，用于表示字符串的结尾位置。它定义在std命名空间下的string类中，具体的值是-1。通常可以通过string类的成员函数find来判断字符串中是否包含某个子串，如果找不到匹配的子串，find函数将返回npos。

解决c++默认遇到空格和换行就结束的问题

C++和C语言默认遇到空格和换行就结束

要解决C++默认遇到空格和换行就结束的问题，可以使用std::getline()函数的全版本，该函数允许设置自定义的分隔符。

getline()

以下是使用std::getline()函数的全版本来解决这个问题的示例：

#include <iostream>

#include <string>

int main() {

std::string str;

std::cout << "Enter a line of text: ";

std::getline(std::cin, str, '\n'); // 将换行符'\n'作为分隔符

std::cout << "You entered: " << str << std::endl;

return 0;

}

在上面的示例中，我们在std::getline()函数的第三个参数中显式地指定了换行符’\n'作为分隔符。这样，输入流std::cin会一直读取，直到遇到换行符才会停止，并将读取的内容存储到字符串str中。

如果你想要同时避免空格和换行符，可以指定一个空格作为分隔符，如下所示：

std::getline(std::cin, str, ' ');

这样，输入流std::cin会一直读取，直到遇到空格或换行符才会停止，并将读取的内容存储到字符串str中。

请注意，在使用std::getline()函数时，需要包含头文件<iostream>和<string>。

循环

#include <iostream>

#include <string>

int main() {

std::string str;

std::cout << "Enter a line of text: ";

while(std::cin>>str)

{

std::cout << "You entered: " << str << std::endl;

}

return 0;

}

但是这种写法程序不好正常的结束，我们需要用到ctrl+z或者ctrl+c来结束进程

to_string

在C++中，to_string是一个用于将不同类型数据转换为字符串的函数。它的语法如下：

string to_string(int val); // 将整数转换为字符串

string to_string(long val); // 将长整数转换为字符串

string to_string(long long val); // 将长长整数转换为字符串

string to_string(unsigned val); // 将无符号整数转换为字符串

string to_string(unsigned long val); // 将无符号长整数转换为字符串

string to_string(unsigned long long val); // 将无符号长长整数转换为字符串

string to_string(float val); // 将浮点数转换为字符串

string to_string(double val); // 将双精度浮点数转换为字符串

string to_string(long double val); // 将长双精度浮点数转换为字符串

string to_string(const char* val); // 将C风格字符串转换为字符串

string to_string(const string& val); // 将string对象转换为字符串

使用to_string函数，你可以将各种类型的数据转换为字符串。例如：

int num = 10;

string str = to_string(num);

float floatNum = 3.14;

string floatStr = to_string(floatNum);

此外，to_string函数还可以用于自定义类型，只需要为该类型定义一个适当的to_string函数重载即可。例如：

struct Point {

int x;

int y;

};

string to_string(const Point& p) {

return "(" + to_string(p.x) + ", " + to_string(p.y) + ")";

}

Point p = { 3, 5};

string pointStr = to_string(p); // 输出："(3, 5)"

上述例子中，我们为Point结构体定义了一个to_string函数重载，用于将Point类型转换为字符串。

stoi

在C++中，stoi是一个用于将字符串转换为整数的函数。它的语法如下：

int stoi(const string& str, size_t* pos = 0, int base = 10);

其中，str是要转换的字符串，pos是一个可选的指针，用于返回转换结束的位置，base指定了转换的基数，默认为10。

stoi函数将字符串解析为整数，并返回对应的整数值。如果转换失败，将抛出一个std::invalid_argument或std::out_of_range异常。

下面是一些使用stoi函数的例子：

string str = "1234";

int num = stoi(str); // 将字符串"1234"转换为整数1234

string hexStr = "FF";

int hexNum = stoi(hexStr, nullptr, 16); // 将十六进制字符串"FF"转换为整数255

string invalidStr = "abc";

int invalidNum;

try {

invalidNum = stoi(invalidStr); // 无效的字符串，将抛出异常

} catch (const std::invalid_argument& e) {

cout << "Invalid argument: " << e.what() << endl;

}

在上面的例子中，首先将一个字符串"1234"转换为整数1234，然后将十六进制字符串"FF"转换为整数255。最后，将一个无效的字符串"abc"试图转换为整数，由于该字符串无法转换为整数，将抛出一个std::invalid_argument异常。

需要注意的是，如果传递给stoi函数的字符串无法完全转换为整数，例如包含非数字字符，或者超出了整数的表示范围，将抛出一个std::invalid_argument或std::out_of_range异常。你可以通过捕获异常来处理这些错误情况。

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