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C++ STL：string类的概述及常用接口说明

news 文章来源：https://blog.csdn.net/weixin_43908419/article/details/129415316 2025/5/8 22:25:52

一. 什么是STL

二. string类的概述

三. string类的常用接口说明

3.1 字符串对象创建相关接口（构造函数）

3.2 字符串长度和容量相关接口

3.3 字符访问相关接口函数

3.4 字符串删改相关接口函数

3.5 字符查找和子串相关接口函数

3.6 迭代器相关接口函数

3.7 常用的关于string类对象的全局函数

一. 什么是STL

STL，即标准库模板（standard template library），是C++标准库的重要组成部位，是一个包含了很多经常使用的数据结构和算法的软件框架。

C++标准规定的STL有六大组件：容器、迭代器、算法、仿函数、空间配置器和配接器，其中容器就是我们常说的数据结构。

二. string类的概述

string类，是专为用于存储和操作字符串的类，使用STL string容器的接口，可以实现对字符串进行增删查改、计算长度、循环遍历等操作。string类是模板类basic_string以char为模板参数类型的一个实例，其定义为：typedef basic_string<char> string。

那么或许会有人问：字符串的每个字符不都是char类型吗，那么直接将basic_string的参数类型定义为char不就行了吗，为什么还要定义模板再实例化？

其实，我们通常认为的char类型仅仅可以表示英文字母或字符，每个char类型数据的值，通过编码表（通常为ASCII码表）与特定字符对应，由于英文字母仅有26个，加上各种可打印字符不过128个，char类型数据完全足够对英文进行编码。

但是，其他语言就不一样了，中文汉字有几万几十万，char类型数据是无法表示的。因此，为了对汉字进行编码，就引入wchar_t型数据，一个wchar_t型数据占2byte，可以表示60000多个汉字，基本可以涵盖所有常见汉字。

因此，basic_string之所以不直接将成员变量类型设为char而是采用模板，就是为了能够实例化出不同类型的模板参数，以对应不同的编码规则，从而使其适用于全世界的语言。

常见的编码规则

编码：通过值与符号表建立映射关系，从而使值可以转换为各种字符。

ASCII码 -- 适用于英文。
unicode -- 全世界文字的通用编码表，又称万国码。它为世界各国语言的每个字符设置了统一且唯一的二进制编码。unicode下面有包括utf-8、utf-16、utf-32这几种细化的编码规则，他们分别表示以无符号的8、16、32个二进制位的数据进行编码。
gkb -- 为中文量身定制的编码表。

在Windows下，中文采用gkb编码规则，长字节w_char类型数据可用于中文编码。

三. string类的常用接口说明

3.1 字符串对象创建相关接口（构造函数）

string() -- 创建空字符串对象（仅包含字符串结束标识\0）。
string(const string& s) -- 拷贝构造，通过一个string类对象创建一个新的string类对象。注意string类的拷贝构造函数完成的是深拷贝，他会为新创建的对象再开辟一块内存空间，用于存储与s对象相同的字符，即：两者表示的字符串内容相同，但并不是存储在同一块空间的字符串。
string(const char* s) -- 通过一个现有的字符串构造string类对象。
string(const string& s, size_t pos, size_t len = npos) -- 通过一个string类对象的子字符串构建新的对象，子串的为：从下标pos开始为第一个字符，向后len个字符。缺省参数npos为string类的静态成员变量，值为size_t类型的-1(一个极大的数)。如果pos往后的字符数不足len，那么就用从pos往后的所有字符创建对象。
string(const char* s, size_t n) -- 用字符串s的前n个字符构建字符串。

演示代码3.1：

int main()
{string s1;   //空字符串构建string s2("abcdef");  //通过字符串创建对象string s3(s2);   //通过拷贝构造创建新对象string s4(s2, 1, 3);  //通过已有类对象的子串创建新对象 -- "bcd"string s5("abcdef", 3);   //通过字符串的前n个字符创建新对象 -- "abc"cout << "s1 = " << s1 << endl;cout << "s2 = " << s2 << endl;cout << "s3 = " << s3 << endl;cout << "s4 = " << s4 << endl;cout << "s5 = " << s5 << endl;return 0;
}

3.2 字符串长度和容量相关接口

size -- 获取字符串长度（不包括末尾\0），函数原型为：size_t size() const。
length -- 获取字符串长度（不包括末尾\0），函数原型为：size_t length() const。

在string类中，size和length没有任何区别。但是，size可以用在树、链表等其他数据结构中计算数据量，而length不行。为了保证STL中各种数据结构的接口名称统一，一般建议使用size。

capacity -- 获取当前string类对象能够存储的有效字符量，函数原型为：size_t capacity() const。
reserve -- 将字符串空间扩容到至少一定的值，函数原型为：void reserve(size_t n)。用reserve进行扩容，并一定恰好扩容到n，而是扩容到不小于n。同时，reserve不影响字符串中原来的内容，且不对扩大的那部分空间进行初始化，如果n小于原来的capacity，那么reverse函数不进行任何工作。
resize -- 使字符串的长度(size\length)变到n，函数原型为：void resize(size_t n)、void resize(size_t n, char ch)，这两个函数构成重载。resize函数的工作为：将函数长度扩大到n，在将扩大的部分的内容改为ch，如果不给定ch值，则默认为'\0'。如果n小于原来的长度size，那么就截取前n个内容。
clear -- 清空字符串的内容，使字符串的长度(size\length)变为0。
empty -- 判断字符串是否为空。

演示代码3.2：

int main()
{string s1("abc");cout << "size = " << s1.size() << endl;cout << "length = " << s1.length() << endl;  //获取s1的长度cout << "capacity = " << s1.capacity() << endl;  //获取s1的容量cout << endl;s1.resize(10, 'x');cout << "s1 = " << s1 << endl;  //abcxxxxxxxcout << "size = " << s1.size() << endl;   //10cout << endl;s1.reserve(20);   //将s1的容量扩大到至少20cout << "capacity = " << s1.capacity() << endl;  // >=20cout << "size = " << s1.size() << endl;  //3cout << endl;cout << s1.empty() << endl;  //非0s1.clear();  //清空数据cout << s1.empty() << endl;  //0cout << "size = " << s1.size() << endl;  //0cout << "capacity = " << s1.capacity() << endl;  //31return 0;
}

3.3 字符访问相关接口函数

[] -- 下标引用操作符重载：char& operator[](size_t pos)、const char& operator[](size_t pos) const，两个函数构成重载，分别用于访问普通类对象和const类对象。
at -- 访问指定下标位置处的字符：char& at(size_t pos)、const char& at(size_t pos) const。

重载[]和at都可以达到访问某个下标位置处字符的目的，但是，当出现越界访问时，[]会assert断言出错，at会抛异常，且[]更符合一般的编码习惯，这里推荐使用[]而不是ar。

演示代码3.3：

int main()
{string s1("abcdef");const string s2("abcdef");//使用[]，将s1的每个值+1for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i){s1[i] += 1;}cout << s1 << endl;  //bcdefg//[]访问const对象s2的每个字符，只能读不能写for (size_t i = 0; i < s2.size(); ++i){//s2[i] += 1;  //报错cout << s2[i];}cout << endl;//通过at函数，遍历打印s2的每个字符for (size_t i = 0; i < s2.size(); ++i){cout << s2.at(i);}cout << endl;return 0;
}

3.4 字符串删改相关接口函数

operator+= -- 尾插字符或字符串

string& operator+=(const string& s) -- 通过类对象获取尾插字符串
string& operator+=(const char* s) -- 直接尾插字符串s
string& operator+=(char c) -- 尾插字符c

push_back -- 尾插字符。函数原型为：void push_back(char c)
append -- 尾插字符串或字符

string& append(const string& s) -- 通过string类对象获取字符串尾插
string& append(const char* s) -- 直接尾插字符串
string& append(const string& s, size_t pos, size_t len = npos) -- 通过获取子字符串尾插
string& append(const char* s, size_t n) -- 尾插字符串s的前n个字符

insert -- 在指定位置插入字符或字符串

string& insert(size_t pos, const string& s) -- 在pos下标处通过string类对象插入字符串
string& insert(size_t pos, const string& s, size_t subpos, size_t len = npos) -- 在pos位置处插入string对象的一个子字符串
string& insert(size_t pos, const char* s) -- 在pos下标处插入字符串s
string& insert(size_t pos, const char* s, size_t n) -- 在pos下标处插入s的前n个字符
string& insert(size_t pos, size_t n, char c) -- 在pos位置处插入n个c字符

erase -- 从指定位置开始删除n个字符，函数原型：string& erase(size_t pos = 0, size_t len = npos)

演示代码3.4：

int main()
{string s1;s1 += "aaa";  //+=尾插字符串cout << s1 << endl;s1 += 'b';  //+=尾插单个字符cout << s1 << endl;s1.push_back('c');  //push_back尾插单个字符cout << s1 << endl;s1.append("ddd");  //append尾插字符串cout << s1 << endl;cout << endl;string s2("aaaaaaa");s2.insert(2, "bbbb");  //在下标2的位置插入字符串"bbbb"cout << s2 << endl;s2.erase(2, 4);   //从下标为2的位置开始删除4个字符cout << s2 << endl;return 0;
}

3.5 字符查找和子串相关接口函数

c_str -- 获取string类对象中的字符串成员（字符串首字符地址）。函数原型为：const char* c_str() const。
find -- 以指定下标位置pos为起点，从前向后查找特定字符或子字符串，找到了返回字符或子串第一次出现的下标，找不到就返回npos。

size_t find(const string& s, size_t pos = 0) const -- 查找sting对象s的字符串。
size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const -- 查找字符串s。
size_t find(const char* s, size_t pos, size_t len) const -- 查找字符串s的一个子串。
size_t find(char c, size_t pos = 0) const -- 查找字符c。

refind -- 与find类似，从尾部开始，查找子字符串或字符第一次出现的下标位置。
substr -- string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) -- 从当前string对象中获取子串，构建一个新的string对象。

演示代码3.5：

int main()
{string s1("abcdefgh");cout << s1.c_str() << endl;  //获取字符串成员cout << s1.find("bcd") << endl;   //查找子串"bcd" -- 输出1cout << s1.find("cdeg", 2, 3) << endl;   //从下标2处开始查找"cdef"前3个字符构成的子串"cde" -- 输出2cout << s1.find('e') << endl;  //查找字符e -- 输出4cout << endl;string s2("abcdefabcdef");cout << s2.rfind("abc", 9) << endl;  //查找下标位置9之前pos最后一次出现的位置 -- 输出6cout << s2.rfind('e') << endl;  //查找字符'e'最后一次出现的位置 -- 输出10string s3("abcdef");string s4 = s3.substr(1, 4);cout << "s4 = " << s4 << endl;   //bcdereturn 0;
}

3.6 迭代器相关接口函数

迭代器的类型为iterator，是char*的类型重定义名称，其定义语句为：typedef char* iterator -- 对于普通对象的迭代器，typedef const char* const_iterator -- 对于const属性对象的迭代器。除了一般的iterator以外，还有反向迭代器reverse_iterator和const_reverse_iterator。

对iterator类型的变量执行++操作，其指向的位置后移一位、对reverse_iterator类型的成员变量执行++操作，其指向的位置前移一位。

begin -- 获取指向字符串首元素的指针，函数原型为：iterator begin()和const_iterator begin() const，这两个函数构成重载，分别应用于普通对象和const属性对象。
end -- 获取指向字符串最后一个元素后面那个位置('\0')的指针，函数原型为：iterator end()和const_iterator end() const。

rbegin -- 返回指向字符串最后一个字符的指针，函数原型为：reverse_iterator rbegin() 和 const_reverse_iterator rbegin() const。
rend -- 返回指向字符串第一个字符前一个位置的指针，函数原型为：reverse_iterator rend() 和 const_reverse_iterator rend() const。

演示代码3.6：

int main()
{string s1("abcde");//使用正向迭代器遍历s1的每个字符，+1后输出string::iterator it1 = s1.begin();while (it1 != s1.end()){++(*it1);cout << *it1;  //输出bcdef++it1;}cout << endl;string s2("abcde");//使用反向迭代器，反向遍历s2的每个字符并输出string::reverse_iterator it2 = s2.rbegin();while (it2 != s2.rend()){cout << *it2;  //输出edcba++it2;}cout << endl;return 0;
}

3.7 常用的关于string类对象的全局函数

在C语言阶段，学过函数atoi，功能是将字符串转化为整数。但是，C/C++标准库函数中并没有atoi函数，虽然大部分编译器都已支持atoi函数，但是，依然建议不要使用，这样会降低程序的可移植性，很多老式编译器依然不支持atoi。

stoi -- 将string类对象转换为int型数据。
stol -- 将string类对象转换为long int型数据。
stoul -- 将string类对象转换为unsigned long int型数据。
stoll -- 将string类对象转换为long ong型数据。
stoull -- 将string类对象转换为转换为unsigned long long型数据。
stof -- 将string类对象转换为float型数据。
stod -- 将string类对象转换为double型数据。

上述函数，会自动排除字符串前部的空格，会通过'+'、'-'字符判断返回值的正负，当遇到非数字字符时，函数会终止执行，返回当前值。

注意：如果string无法转换为数字（首个非空字符不是'+'、'-'或数字字符），以及超出数据类型表示范围的情况下，上述函数均会抛异常，引发程序崩溃。

演示代码3.7：

int main()
{string s1(" -123ab1");string s2(" 1234");string s3("+1234abc");string s4("aa");string s5("-123.12");string s6("100.111abc");string s7("110.ab");string s8("001234.5");string s9("123456789987654321");cout << "s1 = " << stoi(s1) << endl;  //-123cout << "s2 = " << stoi(s2) << endl;  //1234cout << "s3 = " << stoi(s3) << endl;  //1234//cout << "s4 = " << stoi(s4) << endl;  //无法转换为int会抛异常cout << "s5 = " << stod(s5) << endl;  //-123.12cout << "s6 = " << stod(s6) << endl;  //110.111cout << "s7 = " << stod(s7) << endl;  //110cout << "s8 = " << stod(s8) << endl;  //1234.5//cout << "s9 = " << stoi(s9) << endl;  //超出int范围会抛异常return 0;
}

一. 什么是STL

二. string类的概述

三. string类的常用接口说明

3.1 字符串对象创建相关接口（构造函数）

3.2 字符串长度和容量相关接口

3.3 字符访问相关接口函数

3.4 字符串删改相关接口函数

3.5 字符查找和子串相关接口函数

3.6 迭代器相关接口函数

3.7 常用的关于string类对象的全局函数

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