【C++】STL——string

前言 本篇博客我们来看一下C++标准库里STL库中将字符串相关属性自定义成string类，并且标准库里给出很多关于string的库函数，我们一起来了解一下string 💓 个人主页：小张同学zkf ⏩ 文章专栏：C++ 若有问题 评论区见📝 🎉欢迎大家点赞👍收藏⭐文章 ​

1. string类介绍

1.1string

链接：string类介绍

在 使用 string 类时，必须包含 #include 头文件以及 using namespace std ;

1.2auto和范围for

auto 关键字

在早期 C/C++ 中 auto 的含义是：使用 auto 修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，后来这个 不重要了。 C++11 中，标准委员会变废为宝赋予了 auto 全新的含义即： auto 不再是一个存储类型 指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器， auto 声明的变量必须由编译器在编译时期 推导而得 。 用 auto 声明指针类型时，用 auto 和 auto* 没有任何区别，但用 auto 声明引用类型时则必须加 & 当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际 只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量 。 auto 不能作为函数的参数，可以做返回值，但是建议谨慎使用 auto 不能直接用来声明数组

举个例子

#include<iostream> using namespace std ; int func1 () { return 10 ; } // 不能做参数 void func2 ( auto a ) {} // 可以做返回值，但是建议谨慎使用 auto func3 () { return 3 ; } int main () { int a = 10 ; auto b = a ; auto c = 'a' ; auto d = func1 (); // 编译报错 :rror C3531: “e”: 类型包含 “auto” 的符号必须具有初始值设定项 auto e ; cout << typeid ( b ). name () << endl ; cout << typeid ( c ). name () << endl ; cout << typeid ( d ). name () << endl ; int x = 10 ; auto y = & x ; auto * z = & x ; auto & m = x ; cout << typeid ( x ). name () << endl ; cout << typeid ( y ). name () << endl ; cout << typeid ( z ). name () << endl ; auto aa = 1 , bb = 2 ; // 编译报错： error C3538: 在声明符列表中， “auto” 必须始终推导为同一类型 auto cc = 3 , dd = 4.0 ; // 编译报错： error C3318: “auto []”: 数组不能具有其中包含 “auto” 的元素类型 auto array [] = { 4 , 5 , 6 }; return 0 ; }

范围for

对于一个 有范围的集合 而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的 for 循环。 for 循环后的括号由冒号 “ ： ” 分为两部分：第一部分是范围 内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围 ，自动迭代，自动取数据，自动判断结束。 范围for 可以作用到数组和容器对象上进行遍历范围for 的底层很简单，容器遍历实际就是替换为迭代器，这个从汇编层也可以看到。

举个例子

#include<iostream> #include <string> #include <map> using namespace std ; int main () { int array [] = { 1 , 2 , 3 , 4 , 5 }; // C++98 的遍历 for ( int i = 0 ; i < sizeof ( array ) / sizeof ( array [ 0 ]); ++ i ) { array [ i ] *= 2 ; } for ( int i = 0 ; i < sizeof ( array ) / sizeof ( array [ 0 ]); ++ i ) { cout << array [ i ] << endl ; } // C++11 的遍历 for ( auto & e : array ) e *= 2 ; for ( auto e : array ) cout << e << " " << endl ; string str ( "hello world" ); for ( auto ch : str ) { cout << ch << " " ; } cout << endl ; return 0 ; }

2.string类的常用接口

2.1string的常见构造

void Teststring () { string s1 ; // 构造空的 string 类对象 s1 string s2 ( "hello world" ); // 用 C 格式字符串构造 string 类对象 s2 string s3 ( s2 ); // 拷贝构造 s3 }

2.2string类对象的容量操作

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，一般情况下基本都是用 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， reserver 不会改变容量大小。

2.3string类对象的访问及遍历操作

2.4string类对象的修改操作

注意： 1. 在 string 尾部追加字符时， s.push_back(c) / s.append(1, c) / s += 'c' 三种的实现方式差 不多，一般情况下 string 类的 += 操作用的比较多， += 操作不仅可以连接单个字符，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。

2.5string类非成员函数

string 类中还有一些其他的操作，这里不一一列举，大家在需要用到时不明白了查文档即可。

3.string类的模拟实现

上面已经对 string 类进行了简单的介绍，大家只要能够正常使用即可。在面试中，面试官总喜欢让

学生自己来模拟实现 string 类，最主要是实现 string 类的构造、拷贝构造、赋值运算符重载以及析

构函数。大家看下以下 string 类的实现是否有问题？

// 为了和标准库区分，此处使用 String class String { public : /*String() :_str(new char[1]) {*_str = '\0';} */ //String(const char* str = "\0") 错误示范 //String(const char* str = nullptr) 错误示范 String ( const char* str = "" ) { // 构造 String 类对象时，如果传递 nullptr 指针，可以认为程序非 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 ; }; // 测试 void TestString () { String s1 ( "hello bit!!!" ); String s2 ( s1 ); }

说明：上述 String 类没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载，此时编译器会合成默认 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 、 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 。

浅拷贝：也称位拷贝，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 资源已经被释放，以为还有效，所以当继续对资源进项操作时，就会发生发生了访问违规 。 就像一个家庭中有两个孩子，但父母只买了一份玩具，两个孩子愿意一块玩，则万事大吉，万一不想分享就你争我夺，玩具损坏。

可以采用深拷贝解决浅拷贝问题，即： 每个对象都有一份独立的资源，不要和其他对象共享 。父母给每个孩子都买一份玩具，各自玩各自的就不会有问题了。

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。

传统写法的string类

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 ; }

现代写法的string类

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 ( nullptr ) { String strTmp ( s . _str ); swap ( _str , strTmp . _str ); } // 对比下和上面的赋值那个实现比较好？ String & operator = ( String s ) { swap ( _str , s . _str ); return * this ; } /* String& operator=(const String& s) { if(this != &s) { String strTmp(s); swap(_str, strTmp._str); } return *this; } */ ~String () { if ( _str ) { delete [] _str ; _str = nullptr ; } } private : char* _str ; };

结束语 STL——string的相关知识总结完了，下一篇我们总结STL里的vector OK，感谢观看！！！