C++：string （用法篇）

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前言

string接口总结：

分类	函数名	功能	示例代码
构造函数	std::string()	默认构造空字符串	std::string s1;
	std::string(const char* s)	从 C 字符串构造	std::string s2("Hello");
	std::string(const std::string& str)	拷贝构造函数	std::string s3(s2);
	std::string(const char* s, size_t n)	使用部分 C 字符串构造	std::string s4("Hello", 3);
	std::string(size_t n, char c)	使用 n 个字符 c 构造	std::string s5(5, 'x');
	std::string(InputIt first, InputIt last)	通过迭代器范围构造	std::string s6(v.begin(), v.end());
析构函数	~std::string()	销毁字符串对象	无需直接调用
赋值操作符	operator=	赋值操作	std::string s1 = s2;
	operator=(const char* s)	通过 C 字符串赋值	s1 = "Hello";
	operator=(char c)	通过单个字符赋值	s1 = 'A';
	operator=(std::initializer_list<char>)	通过初始化列表赋值	s1 = {'H', 'i'};
迭代器	begin()	返回指向开头的迭代器	auto it = s.begin();
	end()	返回指向末尾后的迭代器	auto it = s.end();
	rbegin()	返回指向反向开始的迭代器	auto rit = s.rbegin();
	rend()	返回指向反向末尾后的迭代器	auto rit = s.rend();
	cbegin()	返回指向常量开头的迭代器	auto cit = s.cbegin();
	cend()	返回指向常量末尾后的迭代器	auto cit = s.cend();
	crbegin()	返回指向常量反向开始的迭代器	auto crit = s.crbegin();
	crend()	返回指向常量反向末尾后的迭代器	auto crit = s.crend();
容量管理	size()	返回字符串长度	size_t len = s.size();
	length()	返回字符串长度 (同 size())	size_t len = s.length();
	max_size()	返回字符串可容纳的最大大小	size_t maxLen = s.max_size();
	resize(size_t n)	调整字符串大小	s.resize(10);
	resize(size_t n, char c)	调整大小并用字符填充	s.resize(10, 'x');
	capacity()	返回分配的存储容量	size_t cap = s.capacity();
	reserve(size_t n)	保留指定容量	s.reserve(20);
	clear()	清空字符串	s.clear();
	empty()	判断字符串是否为空	bool isEmpty = s.empty();
	shrink_to_fit()	释放未使用的容量	s.shrink_to_fit();
元素访问	operator[] (size_t pos)	访问指定位置的字符	char c = s[2];
	at(size_t pos)	安全访问指定位置的字符	char c = s.at(2);
	back()	访问最后一个字符	char c = s.back();
	front()	访问第一个字符	char c = s.front();
修饰符	operator+= (const std::string& str)	追加字符串	s += s2;
	operator+= (const char* s)	追加 C 字符串	s += "Hello";
	operator+= (char c)	追加单个字符	s += 'A';
	append(const std::string& str)	追加字符串	s.append(s2);
	append(const std::string& str, size_t subpos, size_t sublen)	追加子字符串	s.append(s2, 1, 3);
	append(const char* s)	追加 C 字符串	s.append("Hello");
	append(const char* s, size_t n)	追加 C 字符串的前 n 个字符	s.append("Hello", 3);
	append(size_t n, char c)	追加 n 个字符	s.append(5, 'x');
	assign(const std::string& str)	分配字符串	s.assign(s2);
	assign(const char* s)	分配 C 字符串	s.assign("Hello");
	insert(size_t pos, const std::string& str)	在指定位置插入字符串	s.insert(3, "ABC");
	erase(size_t pos = 0, size_t len = npos)	删除指定位置的字符	s.erase(2, 4);
	replace(size_t pos, size_t len, const std::string& str)	替换部分字符串	s.replace(2, 3, "XYZ");
	swap(std::string& str)	交换两个字符串的内容	s.swap(s2);
	pop_back()	删除最后一个字符	s.pop_back();
字符串操作	c_str()	返回 C 字符串指针	const char* cstr = s.c_str();
	data()	返回指向字符串内容的指针	const char* data = s.data();
	copy(char* s, size_t len, size_t pos = 0)	将字符串复制到字符数组中	s.copy(arr, 5);
	find(const std::string& str, size_t pos = 0)	查找字符串中首次出现的子串	size_t pos = s.find("Hello");
	rfind(const std::string& str, size_t pos = npos)	查找字符串中最后一次出现的子串	size_t pos = s.rfind("Hello");
	find_first_of(const std::string& str, size_t pos = 0)	查找字符集中的任意一个字符	size_t pos = s.find_first_of("aeiou");
	find_last_of(const std::string& str, size_t pos = npos)	查找字符集中最后出现的字符	size_t pos = s.find_last_of("aeiou");
	find_first_not_of(const std::string& str, size_t pos = 0)	查找第一个不属于字符集的字符	size_t pos = s.find_first_not_of("aeiou");
	find_last_not_of(const std::string& str, size_t pos = npos)	查找最后一个不属于字符集的字符	size_t pos = s.find_last_not_of("aeiou");

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| | substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) | 生成子字符串 | std::string sub = s.substr(0, 5); |
| | compare(const std::string& str) | 比较两个字符串 | int result = s.compare(s2); |
| 成员常量 | npos | 表示 size_t 的最大值 | if (s.find("abc") == std::string::npos) {} |
| 非成员函数 | operator+ | 字符串连接 | std::string s3 = s1 + s2; |
| | operator<< | 插入字符串到输出流 | std::cout << s; |
| | operator>> | 从输入流中提取字符串 | std::cin >> s; |
| | getline() | 从输入流中读取一行到字符串 | std::getline(std::cin, s); |
| | swap(std::string& a, std::string& b) | 交换两个字符串 | std::swap(s1, s2); |

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一、string 是什么？

这是一个模板类：

它用来管理C++中字符类型的数据，字符除了英文数字，还有各国的语言等等（他们有不同字节的大小）

平常我们在使用的时候，用的最多的就是：
以char为数据类型实例化模版basic_string为类类型basic_string，再将basic_stringtypedef为string

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二、C++语法补充

1. auto

1. 早期C/C++中的auto：
   在C语言中，auto用于声明具有自动存储期的局部变量，表示变量在函数调用时自动分配并在函数返回时释放。因为局部变量默认具有自动存储期，所以auto修饰符不太被使用，逐渐变得不重要。

2. C++11中的auto新含义：
   C++11标准重新定义了auto，使其成为一种类型推导机制。编译器根据初始化的表达式，自动推导出变量的类型。例如：

   auto x = 10;    // x 的类型是 int
   auto y = 3.14;  // y 的类型是 double
   

3. 指针和引用：

   • 当使用auto声明指针时，auto和auto*效果相同，编译器自动推导出指针类型：

     int* ptr = &x;
     auto p = ptr;  // p 的类型是 int*
     

   • 如果要声明引用，必须明确加上&：

     int a = 5;
     auto& ref = a;  // ref 是 a 的引用
     

4. 多个变量声明：
   如果在一行中声明多个变量，所有变量必须是相同的类型。因为编译器只推导第一个变量的类型：

   auto x = 1, y = 2.5;  // 错误，x 是 int，y 是 double
   

   改为：

   auto x = 1; 
   auto y = 2.5;  // 正确
   

5. 函数返回值：
   auto不能用于函数参数类型，但可以用于推导函数返回值类型。不过要注意，这样用可能不直观

   auto func() {return 42;  // 返回类型为 int
   }
   

6. 数组声明：
   不能直接用auto声明数组，因为数组的大小是编译时必须明确的，编译器无法推导出数组的大小：

   auto arr[] = {1, 2, 3};  // 错误
   

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2. 范围for

// 范围for C++11 语法糖
//	// 适用于容器遍历和数组遍历
//	// 自动取容器的数据赋值给左边的对象(仅仅是拷贝了一份，也就是赋值)
//	// 自动++，自动判断结束
//	// 原理：范围for底层是迭代器

基于范围的for循环概述
C++11引入了基于范围的for循环，主要是为了减少程序员在遍历时的工作量，避免手动设置迭代器或索引，从而简化代码，并降低出错的风险。语法为：

for (元素类型 变量名 : 容器) {// 对变量名进行操作
}

• 第一部分（元素类型 变量名）：用来保存遍历过程中当前元素的拷贝或引用。
• 第二部分（容器）：是要遍历的数组或容器。
• 它会自动：
  • 迭代元素；
  • 提取数据；
  • 判断何时结束。

适用范围
范围for可以遍历数组、容器对象（如std::vector、std::list等），并且也能遍历自定义的类，只要这些类实现了迭代器接口。

示例代码

1. 遍历数组：

   int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};
   for (int num : arr) {std::cout << num << std::endl;
   }
   

2. 遍历容器（如std::vector）：

   std::vector<int> vec = {10, 20, 30, 40};
   for (int val : vec) {std::cout << val << std::endl;
   }
   

3. 通过引用遍历并修改元素：
   如果你希望在遍历时修改容器中的元素，可以使用引用&：

   for (int& val : vec) {val *= 2;  // 将每个元素都乘以2
   }
   

底层机制
范围for的底层其实会被转换成传统的迭代器形式，相当于以下代码：

for (auto it = container.begin(); it != container.end(); ++it) {auto val = *it;  // 取出元素// 循环体
}

它通过容器的begin()和end()函数获取迭代器，自动完成遍历操作。从汇编层面来看，它生成的指令与使用迭代器的常规for循环类似，只是更加简洁。

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三、string类对象的常见构造

1. Construct string object

语法	作用
string();	空的默认构造
string (const string& str);	拷贝构造
string (const string& str, size_t pos, size_t len = npos);	从str第pos个位置拷贝len个长度，超了就拷贝到结尾
string (const char* s);	拷贝一个字符串
string (const char* s, size_t n);	拷贝字符串前n个值
string (size_t n, char c);	拷贝n个’c’字符
string (InputIterator first, InputIterator last);	迭代器，左闭右开，指定迭代器区间

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2. String destructor

就是string类的析构函数

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3. operator=

语法	作用
string& operator= (const string& str);	可以赋值一个string
string& operator= (const char* s);	可以赋值一个数组
string& operator= (char c);	可以赋值一个’c’
可以两个对象之间加减	也可以 += string或其他字符（串）

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四、string迭代器相关

1. begin与end

1）begin

提供了两个版本，对于普通变量和const变量
返回字符串第一个有效位置的字符的迭代器

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2）end

提供了两个版本，对于普通变量和const变量

返回字符串最后一个有效位置的字符的下一个位置的迭代器，string的末尾会加’\0’，而’\0’不算有效字符，因此通常end在’\0’的位置。

如果是空字符，返回与begin一样的值。

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3）使用

int main()
{std::string st;st = "hellow world";auto it = st.begin();while (it != st.end()){cout << *it;++it;}cout << endl;
}

int main()
{std::list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);//std::list<int>::iterator it = lt.begin();auto it = lt.begin();while (it != lt.end()){cout << *it;++it;}cout << endl;
}

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2. rbegin 与 rend

用于逆转迭代

1）rbegin

返回字符串最后一个有效数据的迭代器

2）rend

返回第一个有效数据的前一个理论元素的迭代器(被认为是字符串的反向结束)。

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3）使用

int main()
{std::string st = "hellow world";std::string::reverse_iterator it = st.rbegin();while (it != st.rend()){cout << *it;//相当于反向++了++it;}cout << endl;return 0;
}

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五、容量相关

名字	作用
size / length	返回字符串有效长度
max_size	返回字符产可以到达的最大长度（取决于编译器）
resize	使字符串变为n个字符，若变小了，就取前n个元素，销毁后面的。若变大了，在后面插入，若指定了一个字符，就插入该字符，否则初始化为空字符 ———————————————————void resize (size_t n); void resize (size_t n, char c);
capacity	返回空间总大小，vs在这里对于小空间有一个数组buffer[16]，空间大了就用别的1.5倍率扩容
reserve	为字符串预留空间void reserve (size_t n = 0);
clear	清空字符串有效字符，不回收空间
empty	返回bool字符串是否为空
shrink_to_fit	是一个非强制的方法，它向容器的分配器发出内存收缩的请求，但不一定保证能立即释放多余的内存

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1. resize

使字符串变为n个字符，若变小了，就取前n个元素，销毁后面的。若变大了，在后面插入，若指定了一个字符，就插入该字符，否则初始化为空(‘\0’)字符

int main()
{string s1("11111111111111111111");cout << s1 << endl;cout << s1.size() << endl;cout << s1.capacity() << endl;// 删除// n < sizes1.resize(15);cout << s1 << endl;cout << s1.size() << endl;cout << s1.capacity() << endl;// 插入// size < n < capacitys1.resize(25, 'x');cout << s1 << endl;cout << s1.size() << endl;cout << s1.capacity() << endl;// n > capacitys1.resize(40, 'x');cout << s1 << endl;cout << s1.size() << endl;cout << s1.capacity() << endl;return 0;
}

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2. reserve

int main()
{string s1;// 提前开空间，避免扩容s1.reserve(200);return 0;
}

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3. 使用

int main()
{try{string s1("hello world11111");cout << s1.size() << endl;cout << s1.length() << endl;cout << s1.max_size() << endl;cout << s1.capacity() << endl;cout << endl << endl;s1.clear();cout << s1.size() << endl;cout << s1.capacity() << endl;//s1[20];s1.at(20);}catch (const exception& e){cout << e.what() << endl;}return 0;
}

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六、元素的访问相关

1. operator[]

返回字符串对应位置的字符，有了这个，我们就可以把string的对象当数组用

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2. at

和[ ]的作用一样，不过失败（越界访问）了要抛出一个异常，这样接收：

抛出来的是这样一个异常我们用他的父类接收

int main()
{try{string s1("hello world11111");s1.at(20);}catch (const exception& e){cout << e.what() << endl;}return 0;
}

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3. back

通过它访问字符串最后一个有效字符

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4. front

通过它访问字符串第一个字符

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七、 string类对象的修改操作

成员函数	功能描述
operator+=	将指定的字符串或字符追加到现有字符串末尾。支持 std::string 对象和 C 风格字符串（const char*）的追加操作。
append	向字符串末尾追加内容，支持多种形式：完整字符串、子串、C 风格字符串、字符数组的一部分、重复某个字符等。
push_back	向字符串末尾追加一个单个字符，简洁方便。
assign	替换整个字符串的内容，可以使用另一个字符串、子串、C 风格字符串、字符数组或重复某个字符的方式进行赋值。
insert	在指定位置插入内容，支持插入字符、子串、C 风格字符串或重复某个字符。
erase	从字符串中删除指定位置的字符或字符范围。可以删除单个字符或一段子串。
replace	用指定的内容替换字符串中的某个范围，可以替换子串、C 风格字符串或重复某个字符的部分。
swap	交换两个字符串的内容，不涉及内存拷贝，因此比赋值操作更高效。
pop_back	删除字符串的最后一个字符，减少字符串的长度。

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1. append

它的作用是在字符串后加入一个字符串。

1. 字符串

   • 语法: append(const string& str)
   • 例子:

     string s = "Hello";
     s.append(" World");
     // s = "Hello World"
     

2. 字符串的子串

   • 语法: append(const string& str, size_t subpos, size_t sublen)
   • 例子:

     string s = "Hello";
     s.append("World!", 0, 3); // 追加"World!"的前3个字符
     // s = "Hello Wor"
     

3. C风格字符串

   • 语法: append(const char* s)
   • 例子:

     string s = "Hello";
     s.append(" World");
     // s = "Hello World"
     

4. 字符数组的一部分

   • 语法: append(const char* s, size_t n)
   • 例子:

     string s = "Hello";
     s.append("World!!!", 5); // 只追加前5个字符
     // s = "Hello World"
     

5. 重复指定字符

   • 语法: append(size_t n, char c)
   • 例子:

     string s = "Hello";
     s.append(3, '!');
     // s = "Hello!!!"
     

6. 迭代器范围

   • 语法: append(InputIterator first, InputIterator last)
   • 例子:

     string s = "Hello";
     string part = "World";
     s.append(part.begin(), part.begin() + 3); // 追加"World"的前3个字符
     // s = "Hello Wor"
     

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2. operator+=

可以把字符串和字符加到当前字符串后面

	string s3("hello");s3 += ',';s3 += "world";cout << s3 << endl;

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3. assign

替换原本的字符串，一功能替换成一下这几种方式

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4. insert

任意位置（前）插入，有以下这些插入方法。

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5. erase

什么都不传就全删完了

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6. replace

相当于assign的升级版，可以只替换一部分。（平替的时候效率很高，一旦个数不同，就牵扯到遍历字符串）

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八、对于字符串操作部分

函数名	功能
c_str()	获取 C 风格字符串的等价物（以 null 结尾的字符数组）。
data()	获取字符串的数据（返回指向字符的指针）。
get_allocator()	获取分配器（返回用于分配存储的 allocator 对象）。
copy(char* s, size_t len, size_t pos = 0)	从字符串中复制字符序列到指定缓冲区。
find(const string& str, size_t pos = 0)	在字符串中查找子字符串的首次出现。
rfind(const string& str, size_t pos = npos)	在字符串中查找子字符串的最后一次出现。
find_first_of(const string& str, size_t pos = 0)	查找字符串中第一个出现的指定字符。
find_last_of(const string& str, size_t pos = npos)	从末尾开始查找字符串中最后一个出现的指定字符。
find_first_not_of(const string& str, size_t pos = 0)	查找字符串中第一个不匹配的指定字符。
find_last_not_of(const string& str, size_t pos = npos)	从末尾开始查找字符串中最后一个不匹配的指定字符。
substr(size_t pos = 0, size_t len = npos)	生成指定位置和长度的子字符串。
compare(const string& str)	比较两个字符串的内容，返回整数结果。

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1. c_str()

就是把C++的string转换为C语言的const char*

假设我要用c的接口操作文件

string s1("hello world");
cout << s1 << endl;
cout << s1.c_str() << endl;string s2("Test.cpp");
FILE* fout = fopen(s2.c_str(), "r");
char ch = fgetc(fout);
while (ch != EOF)
{cout << ch;ch = fgetc(fout);
}

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2. find 与 rfind

1. size_t find(const string& str, size_t pos = 0) const

• 功能: 在当前字符串中查找子字符串 str 的首次出现位置。
• 参数:
  • const string& str: 要查找的子字符串。
  • size_t pos: 开始查找的位置（默认为 0）。
• 返回值: 如果找到，返回子字符串的起始索引；如果未找到，返回 std::string::npos。

示例:

std::string str = "Hello, world!";
size_t pos = str.find("world"); // 返回 7

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rfind就是倒着找

find_first_of 是比如给了 ” aeiou“，就找第一个出现任意一个这里面字符的下标

find_last_of 就是 find_first_of 倒着找

find_first_not_of 是比如给了 ” aeiou“，就找第一个不出现一个这里面字符的下标

find_last_not_of 就是 find_first_not_of 倒着找

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3. substr

从第pos个位置获取 len 个字串，不指定len，就从pos位置开始全部获取

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九、非成员函数函数重载

1. operator+

做加法就好

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2. operator<< 与 orerator >>

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3. getline

用cin输入的时候默认空格和回车会结束到下一个。
getline默认回车到下一个，也可以自定义结束符。

int main()
{string str;//cin >> str;//getline(cin, str, '#');getline(cin, str);return 0;
}

总结

到这里，string用法的讲解就结束啦~

谢谢大家~