c++ string字符串详解

一.string背景以及需要了解的知识点1.1STLstring是STL的一部分但是STL创建的比string晚一些后面才把string加入到STL里。STL(standard template library)是c的重要组成部分可以简单理解为一个囊括了数据结构里面我们学的结构与算法的集合。STL里把顺序表字符串链表等数据结构整理整合起来。因为如果是我们自己实现这些东西可能每个人实现的方法逻辑名字可能都不一样在使用时会存在问题为了便于使用c的祖师爷选择统一这些。STL不仅仅是一个可以不同人多人使用的组件库也是保罗数据结构与算法的软件框架。STL具有许多版本这里作者主要说的是SGI版本的。STL有着六大组件分别有容器container各种基本数据结构迭代器iterator常使用在遍历容器又可以用在连接容器和算法算法algorithm提供了各种基本算法如sort、search等适配器也称作配接器adapter可改变容器containers 、迭代器iterators或函数对象function object接口的一种组件函数对象也称作仿函数function object用类型包装函数将函数类型化分配器也称作空间配置器allocator内部调用malloc分配空间示意图如下因为string类创建比STL早一些没有STL里其他那些数据结构那么熟练因此string提供的函数有些冗余有的可能会比较重复所以这里作者主要介绍一部分常用的和必须了解的成员函数。点此处即可查看官网string。1.2string的迭代器遍历的前情知识点string类要使用的时候需要引用头文件string#includestring1.2.1auto关键字auto关键字主要用于替换长代码简化代码在敲代码的时候我们可能会检查遇到需要用命名空间::变量名的方式去指定某个对象有的时候这种方式还是多层的例如命名空间::类对象::变量可能一个变量这样的前缀没有太多感受但是一行代码通常是需要多次使用变量的那个时候多次累加下来代码会非常冗余。因此就出现了auto。auto主要用于使它修饰的变量在编译器里会自动推导该变量应该是什么类型的通常使用在for循环遍历数据结构时。用auto声明指针类型时用auto和auto*没有任何区别但是auto声明引用类型时必须要添加。当在同一行声明指针类型时这些变量必须是相同的类型否则编译器会报错因为编译器实际只对第一个类型进行推导然后按照这个来推导剩下的其他指针的类型。auto不能作为函数的参数可以做返回值但是建议谨慎使用。并且auto不能声明数组1.2.2for循环遍历这里的for循环使用到了auto格式如下:string x(10,x); for( auto : x) { ..... }for循环实际上是借助迭代器(begin(),end())来实现的迭代器可以让不同的数据结构都用同一个方式来运行不需要关注底层结构和实现细节。比方说链表和顺序表链表物理上不连续开辟的空间东一块西一块访问下一个节点需要指向下一个节点的指针顺序表则是简单的指针即可但是迭代器就可以忽略这些只需要按照迭代器就可以依次遍历。这也不仅仅只适用于库里面已经有的数据结构我们自己写的数据结构也可以使用。只需要额外写begin()end()函数有需要也可以写rbegin()和rend()函数下面是四者的指向图:需要说明begin()和end()是正向迭代器通过来继续往下走我们想要迭代器里面的内容时就需要解引用(可以理解为指针但是注意迭代器不是指针)。而rbegin()和rend()两者是反向迭代器可以通过来倒着遍历这里rbegin就是朝着容器起始位置移动是与正向迭代器的方向相反的。范围for可以作用到容器和数组对象上进行遍历下面是使用案例:string x(10, x); auto chx.begin(); for(ch ; ch!x.end() ; ch) { cout *ch ; }一般人们基本上都会用第一个auto 遍历的那个上面这个仅仅作为演示。二.string常用接口2.1string类对象的常见构造官网点击这里进入下面是类string的成员变量//这里作者仅仅列出来比较重要的一部分详细情况可以去前面给的官网查看 class string { private: char* _str; size_t _size; //已经存放个数从1开始计算 size_t _capacity; //空间开辟的大小 };首先就是默认构造函数会构造空的string类对象内容就是空字符串。还有传char*对象来构造传n个字符c构造传其他字符串构造等下面是示例string a(); //默认构造 string b(xxxxx); //传char*对象 string c(10,x); //构造n个c字符的字符串 string d(b); //传其他的字符串构造2.2string类对象的容量操作首先如表格所示函数名称功能说明size()返回字符串的有效数据个数length()返回字符串有效字符长度与size()作用相同capacity()返回字符串开辟的空间总大小empty()检查字符串是否为空clear()清除字符串的所有有效数据reserve()为字符串预留指定空间resize()将有效字符的个数改为n个多出来的空间用字符c来填充需要注意的是reserve函数一般是用于建立好对象之后知道要存放多少内容就提前开辟出空间不用因为数据内容过多而一直扩容的效率浪费如果调整时字符串存储数据并且调整后的capacitysize那么reserve函数会缩小到size大小而不会损失数据内容。resize函数则是用来改变size的大小的假设调整后size为size2调整前为size1那么如果size1size2那么会用给定的参数字符c来添加到剩余的空间里直到填充满size2。当size1size2那么这里就会删除数据。size()与length()方法两者底层实现原理相同引入size()的目的是为了和其他容器的接口保持一致一般基本情况下基本用size()。clear()函数只是把string里面的有效数据清空并不会改变capacity的大小开辟好的空间还是在那里放着。resize( size_t n)与resize( size_t n, char c)都是把有效字符个数改变到n个前者会用0来填充多余的空间后者用字符c来填充。如果size变小那么capacity的大小不会改变而size变大则有可能改变capacity的大小即可能增容。2.3string类对象的访问以及遍历操作还是先看表函数名称功能说明operator[ ]返回对应下标位置的数据可以用于修改数据begin(),end()begin()获得第一个有效数据的迭代器end()获得最后一个有效数据的下一个位置的迭代器rbegin(),rend()rbegin()是倒数的第一个有效数据rend是倒数最后一个数据(即第一个数据)的下一个位置范围forc11支持的更简洁的范围for的遍历这里的begin和end还有rbegin和rend都是前面说的迭代器(或者说用这几个会返回对应位置的迭代器)。迭代器一般有四种iterator , const_iterator , reverse_iterator , const_reverse_iterator。分别代表普通迭代器不可变迭代器反向迭代器不可变反向迭代器这里的不可变是指不可以通过迭代器改变数据而不是迭代器不可以来改变迭代器指向的数据。2.4string类对象的修改操作还是先看表函数名称函数名称push_back()尾插一个字符append()在尾部追加字符串operator在字符串后追加字符或字符串c_str返回c语言格式的字符串(char*)find()从给定位置往后查找字符rfind()从给定位置倒着往前开始查找字符substr()从给定位置开始截取n个字符并返回这里find函数会从pos位置开始找如果不传pos那么就会默认从0位置开始找如果找不到就会返回npos也就是size_t类型最大值表示找不见。在字符串 x 尾部追加字符c 的时候x.push_back(c)或者x.append(c)或者xc这三张都可以只不过一般常用因为这个不近可以连接字符也可以连接字符串。2.5string类非成员函数依旧是表函数功能说明operator跟作用一样只是参数第一个可能不是this指针。需要注意这个传值所以拷贝比较多深拷贝效率低尽量少用。operator我们可以cin 输入字符串内容operator我们可以cout 输出字符串内容getline()获取字符串以换行符为结束标志空格也算做字符串内容relational operators关系运算符用来比较大小 , , , ! , , 这些函数不写在类里面做成员函数是因为成员函数传参会默认第一个this指针而这些函数第一个参数不是类变量如果这些函数里面有用到成员变量那么就只能用友元来访问。三.拷贝问题拓展拷贝一般分为浅拷贝深拷贝和写时拷贝。浅拷贝是把对象的值进行拷贝只拷贝值当对象的数据存储在动态开辟也就是堆里面的时候浅拷贝就不能很好的使用。对于动态开辟的空间浅拷贝只是把空间的地址给了拷贝完成对象这个时候两个对象都共同指向同一块动态开辟的空间一个修改了之后另一个对象的数据也会改变并且如果释放一个对象的空间另一个也被释放等到释放后者时就会报错。浅拷贝只适用于内置类型或不需要申请资源的对象。对于需要申请资源的对象的拷贝就需要进行深拷贝。深拷贝针对需要申请资源的对象当对象存储在堆里面需要我们自己开辟空间的时候拷贝时就需要我们自己申请空间并且把对方的数据写入我们新申请好的空间里这样两者的数据修改释放空间就不会影响到对方。深拷贝是需要我们自己手动实现并且专门针对需要申请空间的对象。写时拷贝是一种直到大难临头才开始拯救的做法。他会多开一块空间来存放一个数记录这块空间有多少个引用如果是一个引用那么就说明只有一个变量指向他。但如果是多个引用就要开始注意了当其中的变量只是访问数据那么什么事情都不会有但如果是要修改数据那么就会重新开辟一块空间来存放数据并修改同时原来那个数据的引用计数会--。对于多个引用的空间当我们想对其中一个对象释放空间的操作则只是删除指针并且引用计数减一而并不释放对象只有当引用计数为0时才会释放空间。