C++string类

Posted 2021-12-06 蓝乐

string类

• 一.概念
• 二.string类的常见接口
• • 1.构造和析构
  • 2.string类对象的容量操作
  • 3.string类对象的访问及遍历操作
  • 4. string类对象的修改操作
  • 5. string类非成员函数
• 三.浅拷贝 & 深拷贝
• • 1.浅拷贝带来的问题
  • 2.深拷贝
  • • （1）传统版写法的string类
    • （2）现代版写法的string类
• 四.string类的模拟实现
• 五.总结

一.概念

string类通俗来讲就是字符串通过顺序表的形式升级成类，这样能够体现面向对象的封装特性。
在使用string类的时候同时要注意包含头文件#include <string>以及标准命名空间的展开using namespace std;。

二.string类的常见接口

由于string类对象的接口重载了很多函数，因此具体学习时可以参考下面这个网站：
http://www.cplusplus.com/reference/string/string/?kw=string

1.构造和析构

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) （重点）	拷贝构造函数

void Test1()
{
	string s1;//构造空的string对象s1
	string s2("never give up");//用C字符串构造string对象s2
	string s3(s2);//拷贝构造s3
}

2.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() （较少用）	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(即修改capacity)
resize()	将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充(即修改size)

void Test2()
{
	string s1("never give up");
	//size/length/capacity/empty
	cout << "size:" << s1.size() << endl;
	cout << "length:" << s1.length() << endl;
	cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl;
	cout << "empty:" << s1.empty() << endl;
	//reserve/resize
	cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl;
	s1.reserve(20);
	cout << "newcapacity:" << s1.capacity() << endl;
	cout << "size:" << s1.size() << endl;
	s1.resize(10);
	cout << s1 << endl;
	cout << "size:" << s1.size() << endl;
}

注意：

1. 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()。
2. clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。
3. 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（capacity）的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小（capacity）不变。
4. 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。

3.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()	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
范围for	C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式

void Test3()
{
	//string类对象的访问及遍历操作
	string s1("never give up");
	//operator[]
	cout << "operator[]:" << endl;
	for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		cout << s1[i];
	}
	cout << endl;
	//迭代器iterator
	cout << "iterator:" << endl;
	string::iterator it = s1.begin();
	while (it != s1.end())
	{
		cout << *it;
		it++;
	}
	cout << endl;
	//反向迭代器reverse_iterator
	cout << "reverse_iterator:" << endl;
	string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();
	while (rit != s1.rend())
	{
		cout << *rit;
		rit++;
	}
	cout << endl;
	//范围for
	cout << "范围for:" << endl;
	for (auto e : s1)
	{
		cout << e;
	}
	cout << endl;
}

需要注意的以上三种方式除了遍历string对象，还可以遍历是修改string中的字符，只不过范围for修改时要加引用&。
若要求只读不写那么就要加const修饰，其中范围for不加引用&即可。

4. 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

void Test4()
{
	//string类对象的修改操作
	//push_back()/append()/+=
	string s1("never give up");
	string s2;
	string s3(s1);
	s1.push_back('!');
	s2.append("happy end.");
	s3 += s2;
	cout << "s1:" << s1 << endl;
	cout << "s2:" << s2 << endl;
	cout << "s3:" << s3 << endl;
	//c_str
	cout << "s.c_str:" << s1 << endl;
	//find & npos
	size_t pos1 = s1.find('e');
	if (pos1 == string::npos)
		cout << "can't find it" << endl;
	else
		cout << pos1 << endl;
	//rfind
	size_t pos2 = s1.rfind('l');
	if (pos2 == string::npos)
		cout << "can't find it" << endl;
	else
		cout << pos2 << endl;
	string s4 = s1.substr(pos1);
	cout << s4 << endl;
}

注意：

1. 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。
2. 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。

5. 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<<	输入运算符重载
getline()	输出运算符重载
relational operators	> 、<、 ==、 != 等大小比较

void Test5()
{
	//string类非成员函数
	//oprator+/operator<<
	string s1("never ");
	string s2("give up");
	string s3 = s1 + s2;
	cout << "s3:" << s3 << endl;
	//operator>>
	string s4;
	string s5;
	cin >> s4 >> s5;
	//operator>>遇到'\\n'或' '就停止
	cout << "s4:" << s4 << endl;
	cout << "s5:" << s5 << endl;
	//getline()遇到'\\n'才停止
	getline(cin, s5);
	cout << "s5:" << s5 << endl;
}

三.浅拷贝 & 深拷贝

1.浅拷贝带来的问题

前面介绍类的时候我们以及知道浅拷贝对于有申请空间的对象的类来说，是按照字节序依次拷贝过去的，因此，在调用析构函数的时候会造成同一块空间释放两次的情况，从而使程序崩溃。

2.深拷贝

为了解决浅拷贝带来的问题，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。
深拷贝就是给待拷贝的对象另开一片空间，这样在调用析构函数的时候就不会产生冲突。

（1）传统版写法的string类

传统版写法的string类的深拷贝是自己开空间，自己将拷贝的对象拷贝到待拷贝对象中。

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;
 }

（2）现代版写法的string类

现代版写法的string类的深拷贝是不用自己开空间，也不用自己拷贝，而是借用一个临时变量用拷贝的对象构造，在将待拷贝对象和该临时变量交换即可。这种现代版的深拷贝写法再之后的vector等的实现中意义深远。

string(const string& s)
 : _str(nullptr)
 {
 string strTmp(s._str);
 swap(_str, strTmp._str);
 }
 
 string& operator=(string s)
 {
 swap(_str, s._str); 
 return *this;
 }

四.string类的模拟实现

string类的模拟实现

五.总结