标准库中的string类

1. string是表示字符串的字符串类
2. 该类的接口与常规容器的接口基本相同，再添加了一些专门用来操作string的常规操作。
3. string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char,char_traits,allocator>string;
4. 不能操作多字节或者变长字符的序列

在使用string类时，必须包含头文件以及using namespace std;

string类的常用接口说明：

1.string类对象的常见构造

• string()    构造空的string类对象，既空字符串
• string(const char* s)    用C格式字符串来构造string对象
• string(size_t n,char c)    string类对象中包含n个字符c
• string(const string&s)    拷贝构造函数
• string(const string&s,size_t n)    用s中前5个字符构造新的string对象

void TestString1()
{
	string s1;//构造空的string类对象s1
	string s2("hello word");//用C格式字符串构造string类对象s2
	string s3(10, 'a');//用10个字符'a'构造string类对象s3
	string s4(s2);//拷贝构造s4
	string s5(s3, 8);//用s3中下标为8的字符构造string对象s5
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	cout << s3 << endl;
	cout << s4 << endl;
	cout << s5 << endl;

}

 运行结果：

2.string类对象的容量操作

• size_t size() const    返回字符串有效字符长度
• size_t length() const    返回字符串有效字符长度
• size_t capacity() const    返回空间总大小
• bool empty() const    检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false
• void clear()    清空有效字符
• void resize(size_t n,char c)    将有效字符的个数改成n个，多出的空间用字符c填充
• void resize(size_t n)    将有效字符的个数改成n个，多出的空间用0填充
• void reserve(size_t res_arg = 0)    为字符串预留空间

void TestString1()
{
	//注意：string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出
	string s("hello,word!!!");
	cout << s.length() << endl;
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;

	//将s中的字符串清空，注意清空时只是将size清0，不改变底层空间的大小
	s.clear();
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;

	//将s中有效字符个数增加到10个，多处位置用'a'进行填充
	//“aaaaaaaaaa”
	s.resize(10, 'a');
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;

	//将s中有效字符个数增加到15个，多出位置用缺省值'\0'进行填充
	//"aaaaaaaaaa\0\0\0\0\0",此时s中有效字符个数已经增加到15个
	s.resize(15);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;

	//将s中有效字符个数缩小到5个
	s.resize(5);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;
}

void TestString2()
{
	string s;
	//测试reserve是否会改变string中有效元素个数
	s.reserve(100);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;

	//测试reserve参数小于string的底层空间大小时，是否会将空间缩小
	s.reserve(50);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
}

测试结果如下：

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的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变
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，reserve不会改变容量大小。

3.string类对象的访问操作

• char& operator[](size_t pos)    返回pos位置的字符，const string类对象调用
• const char& operator[](size_t pos)    返回pos位置的字符，非const string类对象调用

void TestString1()
{
	string s1("hello word");
	const string s2("Hello word");
	cout << s1 << " " << s2 << endl;
	cout << s1[0] << " " << s2[0] << endl;

	s1[0] = 'H';
	cout << s1 << endl;

	for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i)
	{
		cout << s1[i] << endl;
	}

	//s2[0] = 'h';  编译失败，因为const类型对象不能修改
}

运行结果如下：

4.string类对象的修改操作

• void push_back(char c)    在字符串后尾插字符c
• string& append(const char* s)    在字符串后追加一个字符串
• string& operator+=(const string& str)    在字符串后追加字符串str
• string& operator+=(const char*s)    在字符串后追加C格式字符串
• string& operator+=(char c)    在字符串后追加字符c
• const char* c_str() const    返回C格式字符串
• size_t find(char c,size_t pos=0) const    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
• size_t rfind(char c,size_t pos = npos)    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
• string substr(size_t pos=0,size_t n=npos) const    在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

void TestString1()
{
	string str;
	str.push_back(' ');//在str后插入空格
	str.append("hello");//在str后追加一个字符串
	str += 'w';//在str后追加一个字符
	str += "ord";//在str后面追加一个字符串
	cout << str << endl;
	cout << str.c_str() << endl;//以C语言的格式打印字符串

	//获取文件的后缀
	string file1("string.cpp");
	size_t pos = file1.rfind('.');
	string file2(file1.substr(pos, file1.size() - pos));
	cout << file2 << endl;

	//npos是string里面的一个静态成员变量
	//static const size_t npos = -1;
	//取出url的域名
	string url("https://blog.csdn.net/Damn_Yang");
	cout << url << endl;
	size_t start = url.find("://");
	if (start == string::npos)
	{
		cout << "invalid url" << endl;
		return;
	}
	start += 3;
	size_t finish = url.find('/', start);
	string address = url.substr(start, finish - start);
	cout << address << endl;

	//删除url的协议前缀
	pos = url.find("://");
	url.erase(0, pos + 3);
	cout << url << endl;
}

//利用reserve提高插入数据的效率，避免增容带来的开销
void TestPushBack()
{
	string s;
	size_t sz = s.capacity();
	cout << "making s grow : \n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		s += 'c';
		if (sz != s.capacity())
		{
			sz = s.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << endl;
		}
	}
}

void TestPushBack_P()
{
	string s;
	s.reserve(50);
	size_t sz = s.capacity();
	cout << "making s grow: \n";
	for (int i = 0; i < 100; i++)
	{
		s += 'c';
		if (sz != s.capacity())
		{
			sz = s.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << endl;
		}
	}
}

 

运行结果如下：

注意：

1. 在string尾部追加字符时，s.push_back/s.append(1,c)/s += 'c'三种实现方式差不多，一般情况下string类的+=操作用的比较懂，+=操作不仅可以链接单个字符，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

• operator+    连接字符串  尽量少用，因为效率低
• operator>>    输入运算符重载
• operator<<    输出运算符重载
• getline            获取一行字符串
• relational operators        大小比较

string的访问方式：

1.迭代器--不常用，跟其他容器保持统一的访问方式

void TestString2()
{
	string num("1234");
	//迭代器给出统一的方式访问容器,屏蔽掉底层复杂的结构细节
	string::iterator it = num.begin();//指向第一个位置迭代器
	int value = 0;
	while (it != num.end())//指向最后一个数据的迭代器
	{
		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	
}

void TestString3()
{
	string num("1234");
	//反向迭代器
	string::reverse_iterator rit = num.rbegin();
	while (rit != num.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		++rit;
	}
	cout << endl;
}

2.for+下标--更常用

void TestString4()
{
	string num("1234");
	for (size_t i = 0; i < num.size(); ++i)
	{
		cout << num[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

3.C++11 语法糖

void TestString5()
{
	string num("1234");
	for (auto& e : num)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;
}

浅拷贝

浅拷贝：也成为拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源，最后就会导致多个对象共享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该资源已经释放，以为还有效，所以当继续对资源进行操作时，就会发生访问违规。

class String
{
public:
	String(const char* str = "")
	{
		if (nullptr == str)
		{
			assert(false);
			return;
		}
		_str = new char[strlen(str) + 1];
		strcpy(_str, str);
	}
	~String()
	{
		if (_str)
		{
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
		}
	}
private:
	char* _str;
};

说明：上述String类没有显示定义其拷贝构造函数和运算符重载，此时编译器会生成默认的，当用s1构造s2时，编译器会调用默认的拷贝构造，最终导致的问题是:s1和s2共用同一块内存空间，在释放时同一块空间被释放多次而引起程序崩溃，这种拷贝方式，称为浅拷贝

深拷贝

如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数、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：给每个对象独立分配资源，保证多个对象之间不会因共享资源而造成多次释放造成程序崩溃的问题
传统写法：

class String
{
	
public:
	String(const char* str = "")
	{
		if (nullptr == str)
		{
			assert(false);
			return;
		}
		_str = new char[strlen(str) + 1];
		strcpy(_str, str);
	}
	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;
	}
	~String()
	{
		if (_str)
		{
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
		}
	}
private:
	char* _str;
};

现代写法：

class String
{
public:
	String(const char* str = "")
	{
		if (nullptr == str)
		{
			str = "";
		}
		_str = new char[strlen(str) + 1];
		strcpy(_str, str);
	}
	String(String& s)
		: _str(nullptr)
	{
		String strTmp(s._str);
		swap(_str, strTmp._str);
	}

	String& operator=(String s)
	{
		swap(_str, s._str);
		return *this;
	}
	/*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;
	}*/
	~String()
	{
		if (_str)
		{
			delete[] _str;
			_str = nullptr;
		}
	}
private:
	char* _str;
};

3.写时拷贝

写时拷贝就是一种拖延症，是在浅拷贝的基础之上增加了引用技术的方式来实现的。

引用计数：用来记录资源使用者的个数。在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该资源，就给计数增加1，当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象时资源的最后一个使用者，将该资源释放；否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源。