STL之string

1. 为什么学习string类？1.1 C语言中的字符串1.2 两个面试题(暂不做讲解)

2. 标准库中的string类2.1 string类(了解)2.2 auto和范围for（重点）2.3 string类的常用接口说明（注意下面我只讲解最常用的接口）

1. 为什么学习string类？

1.1 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。

1.2 两个面试题(暂不做讲解)

https://www.nowcoder.com/practice/1277c681251b4372bdef344468e4f26e?tpId=13&&tqId=11202&rp=6&ru=/activity/oj&qru=/ta/coding-interviews/question-ranking

https://leetcode-cn.com/problems/add-strings/

2. 标准库中的string类

2.1 string类(了解)

前置：

1、在使用string类时，必须包含#includ,这里与C语言区别没有.h

2、string里的字符串是以类似于字符顺序表的形式存储的。

首先在学习STL这一节查文档必不可少，有两个文档供我们查找，一个是cplusplus，还有一个是官方文档，但是官方文档对初学者会特别的不友好，所以我们选择cplusplus。我们怎么查呢？

大家按照图中的方式，先打开reference，然后打开other中的string。这里面就是string的所有内容，里面我们只会选一些重要的来学习，其他的大家可以自己看看。

我们首先学一些基础操作：

我们需要点进string。

然后我们再点进下面的constructor

c++98里的函数就是我们目前需要学的

那我们就先来简单的使用一下string，再来学上面的函数

<code>#include<iostream>

using namespace std;

int main()

{

string s1;//默认构造

string s2("1111111");//传参构造

string s3(s2);//拷贝构造

cin >> s1;

cout << s1 << endl;

return 0;

}

大家可以看到string是重载了流插入与流提取的，所以我们是可以直接使用cin>>与cout<<的。

现在我们开始看文档，在这个文档里下面的英文部分是对上面函数的使用方式说明

在读文档时，这里的技巧是“蒙”，当然不是毫无根据的蒙，我们是有根据的蒙，例如 string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos)：

pos在英文中是position的前面的部分，那我们就猜测它是定位的意思，len是lenth的缩写，那我们就猜测是长度的意思，那连起来我们就猜测这个函数是拷贝指定位置后的len个长度到目标string里，那我们就来试一下？

这里我们有个问题，上面我们只拷贝了5个字符，那要是我们拷贝6个或者更多（字符长度不够）会发生什么呢？这个时候我们需要看文档，看文档需要我们下来自己完成，这里我们直接给结论，只会将该字符串读完，并且如果我们我不写len的长度，该函数也会有一个npos，它是直接从pos位置直接将字符串读完。

大家可能会好奇npos是什么呢？

在文档中可以看到，npos=-1，但这里是补码，它转换为无符号会变为整形最大值。

前四个我们其实已经完成了，我们来看第5个函数（string (const char* s, size_t n);）（拿前n个字符初始化），这里就不带大家一步一步来看了，大家自己读一下文档。

string (size_t n, char c)，这个函数我们通过读文档大概可以知道，它的意思是n个字符c来初始化。

然后我们来看string的析构，就是进入下面这个。

上面我们说了，string底层是动态开辟的数组，那我们需要析构吗？析构函数是自动调用的，这一块我们可以不用管，当然有兴趣可以下来自己了解。

下面我们来看一个string特别牛的东西：

它的底层大概是这样的：

<code>class string

{

private:

char* _str;

size_t _size;

size_t _capacity;

public:

char& operator[](size_t i)

{

return _str[i];

}

};

也就是我们可以直接通过[]来访问任意位置的字符，并且我们返回的时引用，所以我们是可以修改的。

示例：

这一块在后续的学习中会非常的方便。

下面我们来学习遍历输出字符串：

（1）下标加[]

首先string是有很多函数的，其中有个叫做size的可以返回字符串中字符个数

其他的函数大家下来自己去看文档来使用，那我们就可以通过上面的方式来遍历输出字符。

（2）迭代器（***重点）

<code>string::iterator it = s1.begin();

while (it != s1.end())

{

cout << *it << ' ';

it++;

}

我们可以将it理解为指针，但它并不一定是指针，begin是首字符的地址，end是尾字符下一个字符的地址（也就是’\0’），当it不为指针时，* 可能是运算符重载 （在list里我会介绍）

迭代器是一个很重要的东西，因为所有的容器，迭代器都可以使用，例如链表：

list<int> lt = { 1,2,3,4,5,6,7 };

list<int>::iterator lit = lt.begin();

while (lit != lt.end())

{

cout << *lit << ' ';

++lit;

}

上面的iterator我们称之为正向迭代器，此外还有一个东西叫做反向迭代器，reverse_iterator，它的用法如下：

反向迭代器可以用于链表，图，树等结构。

const迭代器，如果我们的字符串加了const修饰，那么我们的迭代器就不可以使用了，因为在上面的迭代器中我们的串可读可写，这时候就需要const迭代器（只可读）

<code>const string s1("hello world");

string::const_iterator cit = s1.begin();

while (cit != s1.end())

{

cout << *cit << ' ';

cit++;

}

cout << endl;

const反向迭代器是一样的，大家自己下来写一下就行。

总结一下：迭代器一般有四种。

（3）范围for

下面讲。

然后我们来看capacity部分

1、首先lenth与size其实都是一样的（求字符长度），lenth是c++早期为了适应c语言而使用的，但在c++更新了STL后，在图等数据结构中lenth是不太合理的，所以c++就更新了size，总而言之size适用范围更广。

2、max_size是字符能开多少空间，这个用处不大

3、capacity，字符数组当前容量（不包含\0）

这段代码可以简单的来观察一下容量的变化，大家可以看到从15到31，实质上是16->32，因为数组最后一个空间存“\0”，只有这一部分是成2倍增长的，之后是成1,5倍增长的，这是为什么呢？

<code>class String

{

private:

char buffer[16];

char* _str;

size_t _size;

size_t _capacity;

public:

};

string在官方库里是有一个buffer的数组的，如果字符串小于16就存于这里，如果大于就会存在下面的动态数组里，buffer就会被销毁。在linix环境下是标准的2倍增，且没有buffer数组。

当然扩容不建议扩的次数太多，因为扩容也会有消耗，所以c++引入了reserve（将空间一次性开好）

如果我们开100空间，这个100是不包括\0，所以如果不整数对齐的话也会开101。

此外如果我们要申请的空间如果小于当前的capacity，那空间会不会缩水呢？

结论：

n<10不会缩

10<n<20不确定

大于20一定会扩

4、clear（清空）

这里明白clear清空，只清空数据，不清空容量就行了。

5、empty（判空）

这里大家自己简单了解一下就行。

6、shrink_to_fit（缩容），将capacity缩到size

2.2 auto和范围for（重点）

这里的auto在c++里叫做“自动推导”，它也很好用，它的特性是自动赋值，自动迭代，自动结束。

它虽然看起来很厉害，但它的底层就是迭代器，所以所有的容器也支持范围for。

除此之外迭代器是支持运算的：

大家可以看这里，迭代器转换后原来的字符串被改变了，但是我们让范围for恢复却并没有成功，这是因为ch是s1的拷贝，如果我们希望其能够改变的话，需要加&引用。

<code> auto关键字

在这里补充2个C++11的小语法，方便我们后面的学习。

1、在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，后来这个

不重要了。C++11中，标准委员会变废为宝赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型

指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期

推导而得。

2、用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&

当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际

只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。

3、auto不能作为函数的参数，可以做返回值，但是建议谨慎使用

4、auto不能直接用来声明数组

auto最大的作用是简化代码。

此外auto还可以用来简化数组的输出，例如：

int arr[] = { 1,2,3,4,5 };

for (auto& it : arr)

cout << it << ' ';

cout << endl;

总结一下范围for适用于容器与数组。

我们再介绍一个东西叫做typeid，这个函数可以来查看变量的类型，例如：

2.3 string类的常用接口说明（注意下面我只讲解最常用的接口）

1、插入型接口。

在这里我只简单的介绍一下字符插入与字符串插入；

（1）push_back（1个字符插入）

（2）append（字符串插入）

这两个接口实际用的比较多，但是string重载了+=运算符，我们可以通过+=来插入字符或字符串。

上面的函数都是尾插，我们如果要实现任意位置插入怎么办呢？

（3）insert（给定位置插入）

这里比较冗余，我们只需要记住3、4这两个方式即可，一个是在pos前插入一个字符，一个是插入n个字符，如果pos为字符串首个位置，这就是头插了。

<code>string str1;

str1.insert(0, "hello school");//头插

cout << str1 << endl;

str1.insert(12, "!");//尾插

cout << str1 << endl;

（4）erase（删除字符或字符串）

<code>void test4()

{

string str("hello world");

str.erase(0, 1);//第0个位置开始，删除一个字符，也就是头删

str.erase(0, 3);//删除3个字符

cout << str << endl;

str.erase(str.begin());//迭代器版本头删

cout << str << endl;

str.erase(--str.end());//尾删

cout << str << endl;

}

（5）replace（替换）

(6)find（查找字符）

这个函数我们是需要关心它的返回值的。

这里的意思就是如果找到了就返回第一个所找字符的下标，如果没有找到的话就返回npos。

上面替换这道题当空格特别的多的时候，程序就会特别的低效，我们可以使用另一种思路：

<code>//现在有这样一个题目就是将字符串中空格全部替换为%，这时候就可以使用find+replace。

string str("h l l o !");

size_t z = str.find(" ");

while (z != string::npos)

{

str.replace(z, 1, "%");

z = str.find(" "，z+1);//z是替换的位置

}

cout << str << endl;

//第一种思路，如果替换不多可以使用

string tep;

for (auto e : str)

{

if (e == ' ')

tep += '%';

else

tep += e;

}

cout << tep << endl;

//第二种以空间换时间

(7)rfind从尾查找，substr（字串）

string str("test.cpp");

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

string sub = str.substr(pos);//从pos开始取子串，如果后面不给参数，默认取完

cout << sub << endl;

（8）

这四个接口大家下来自己读文档解决。（不太重要）

（9）非成员函数

第一个重载+，为什么这里将它设置为非成员函数呢？这是为了满足如下操作：

如果将其设置为成员函数，我们之前讲过成员函数的第一个参数是隐式的this，那样就不能字符串+string了。

swap就是直接交换即可。

最后就是getline这个函数

我们需要在题目中来看：

这道题我们直接使用rfind找到最后一个空格的位置，然后用size来减即可。

大家可以看到正确但是应该是1，但是这里是5，这是为什么？

在流输入中编译器会默认使用空格或者\0来分割字符串，空格会存在缓冲区，并且空格不会被使用，所以s1只存了asull这5个字符，所以这里需要我们使用getline这个函数

它的作用是默认将\0作为字符串结束标志，此外getline是支持其他的字符串结束标志的

我们只需要在最后补上我们需要作为字符串结束标志的字符即可。

这一部分就是string的使用介绍，下一章我们就来尝试来写string。