std::string

std::string是C++标准库中的一个基本类模板，专门用于处理字符串。它提供了一个可变长度的字符序列，以及一系列用于字符串操作的方法。std::string是值类型，这意味着当它作为函数参数传递或赋值时，整个字符串数据会被复制。

std::string的特性：

• 可变长度：std::string可以动态地调整大小以存储不同长度的字符串
• 随机访问：std::string可以通过索引随机访问字符
• 自动内存管理：无需手动管理内存，std::string会自动分配和释放内存
• 模板类：std::string是一个模板类，但通常用于char类型的字符串

std::string对象通常包含了一个指向堆上分配的内存的指针，用于存储较长的字符串。较短的字符串可能会直接存在对象本身的内部缓冲区，有些实现还会使用一个独立的缓冲区来存储字符串内容。

std::string提供了一系列成员函数来操作对象：

• 构造函数

  • std::string()：默认构造一个空字符串

  • std::string(const char* str)：从C风格字符串构造

  • std::string(const std::string& str)：拷贝构造函数，深拷贝

    std::string str = "abc12345";  // 创建一个字符串，并进行初始化
    std::cout << str << std::endl;  // abc12345std::string new_str1(str);  // 拷贝构造，深拷贝
    std::cout << str << std::endl;  // abc12345
    std::cout << new_str1 << std::endl;  // abc12345std::string new_str2(std::move(str));  // 移动构造
    std::cout << str.size() << std::endl;  // 0
    std::cout << new_str2 << std::endl;  // abc12345
    

    std::string str = "abc12345";  // 创建一个字符串，并进行初始化
    const char* cstr = str.c_str();  // c_str()返回指向字符串第一个字符的指针
    std::cout << *cstr << std::endl;  // a
    std::cout << cstr << std::endl;  // abc12345c_str()返回的指针指向的是一个只读的C风格字符串，这意味着不能通过这个指针来修改std::string对象中字符串的内容。
    

• 赋值操作

  • 赋值运行符 =：将一个字符串的内容复制给另一个字符串

  • swap(std::string& other)：交换两个字符串的内容

    std::string str = "abc12345";  // 创建一个字符串，并进行初始化std::string new_str = str;  // 赋值操作，深拷贝
    std::cout << str << std::endl;  // abc12345
    std::cout << new_str << std::endl;  // abc12345std::string swap_str = "678";
    str.swap(swap_str);  // 交换两个字符串
    std::cout << str << std::endl;  // 678
    std::cout << swap_str << std::endl;  // abc12345
    

• 连接字符串

  • operator +：连接两个字符串

  • operator +=：将另一个字符串连接到当前字符串

    std::string str = "abc12345";  // 创建一个字符串，并进行初始化
    std::string new_str = "678";std::string conn_str = str + new_str;  // 连接字符串
    std::cout << conn_str << std::endl;  // abc12345678
    

• 访问字符

  • operator[]：通过索引访问字符串中的字符

  • at(size_type n)：通过索引访问字符串中的字符，带边界检查

  • front()：返回字符串中的第一个字符

  • back()：返回字符串中的最后一个字符

    std::string str = "abc12345";  // 创建一个字符串，并进行初始化
    std::cout << str[1] << std::endl;  // 访问索引为1的字符，b
    std::cout << str.at(7) << std::endl;  // 访问索引为7的字符，5
    std::cout << str.front() << std::endl;  // 返回第一个字符，a
    std::cout << str.back() << std::endl;  // 返回最后一个字符，5
    

• 查找和替换

  • find()：在字符串中查找子字符串或字符

  • replace()：替换字符串中的部分内容

    std::string str = "abc12345cba";  // 创建一个字符串，并进行初始化
    std::cout << str.find("b") << std::endl;  // 查找字符串中从左到右的第一个字符b，并返回其索引，1
    std::cout << str.rfind("b") << std::endl;  // 查找字符串中从右到左的第一个字符b，并返回其索引，9
    std::cout << str.find("abc") << std::endl;  // 查找字符串中的子字符串，返回其开头索引，0
    std::cout << str.find("abcd") << std::endl;  // 若查找不到子字符串或字符，则返回一个随机数，18446744073709551615str.replace(3, 5, "321");  // 从索引为3的字符开始，将5个字符换成321
    std::cout << str << std::endl;  // abc321cba
    

• 修改字符串

  • push_back(char ch)：在字符串末尾添加一个字符

  • pop_back()：移除字符串末尾的字符

  • append(std::string& other)：在字符串末尾添加一个字符串

  • erase()：删除字符串中的指定位置或指定范围的字符

  • assign(std::string& other)：用新的字符串替换原有内容

  • insert()：在指定位置插入字符或字符串

  • resize()：修改字符串的大小

  • clear()：清空字符串

    std::string str = "abc12345";  // 创建一个字符串，并进行初始化str.push_back('A');  // 字符串末尾添加一个字符
    std::cout << str << std::endl;  // abc12345Astr.pop_back();  // 移除字符串末尾的字符
    std::cout << str << std::endl;  // abc12345str.append("678A");  // 字符串末尾添加字符串
    std::cout << str << std::endl;  // abc12345678Astr.erase(5);  // 删除字符串中索引为5及以后的字符
    std::cout << str << std::endl;  // abc12
    str.erase(1, 3);  // 删除字符串中索引从1开始的3个字符
    std::cout << str << std::endl;  // a2str.assign("678");  // 用新的字符串替换掉原来的字符串
    std::cout << str << std::endl;  // 678str.clear();  // 清空字符串
    std::cout << str.size() << std::endl;  // 0
    

• 子字符串

  • substr()：提取子字符串

    std::string str = "abc12345";  // 创建一个字符串，并进行初始化
    std::string sub_str = str.substr(2, 4);  // 提取从索引2开始共4个字符的子字符串
    std::cout << sub_str << std::endl;  // c123
    

• 容量

  • length()：返回字符串的长度

  • size()：返回字符串中的字符数量，也就是字符串长度

  • capacity()：返回字符串的容量

  • reserve()：更改容量

    std::string str = "abc12345";  // 创建一个字符串，并进行初始化
    std::cout << str.length() << std::endl;  // 8
    std::cout << str.size() << std::endl;  // 8
    std::cout << str.capacity() << std::endl;  // 15str.push_back('6');
    std::cout << str.capacity() << std::endl;  // 15str.reserve(20);  // 更改容量，容量会变得更大，但不一定是给出的值，因为容量的变化是按照指数或线性规律来的
    std::cout << str.capacity() << std::endl;  // 31长度表示字符串当前实际包含的字符数，而容量表示分配给字符数组的内存空间大小。当字符串的长度超过容量时，std::string会重新分配更大的内存空间，并将原有的字符复制到新的内存位置。当std::string对象的生命周期结束时，它会自动释放所分配的内存，不需要手动调用delete或free()释放字符串的内存，因为std::string类会在对象销毁时自动调用相应的析构函数来释放内存。与C语言中的字符串类似，std::string的底层实现也会在字符数组的末尾添加一个空终止字符（‘\0’），以表示字符串的结束。这样可以使得std::string类的接口与标准C字符串函数兼容，但是std::string的size()和length()不会统计（'\0'）。
    

• 迭代器

  • begin()：返回指向第一个字符的迭代器

  • end()：返回指向尾后一位的迭代器

    std::string str = "abc12345";  // 创建一个字符串，并进行初始化
    for (auto it = str.begin(); it != str.end(); ++it) {std::cout << *it << std::endl;  // a b c 1 2 3 4 5
    }
    for (auto value : str) {std::cout << value << std::endl;  // a b c 1 2 3 4 5
    }
    

• 其他成员函数

  • data()：返回指向字符串第一个字符的指针
  • c_str()：返回指向字符串第一个字符的指针
  • empty()：检查字符串是否为空