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C++ string 類詳解

阿新 • • 發佈：2019-04-24
常見 連續 可見 ras def 位置 primer 問題 iter

　　字符串是存儲在內存的連續字節中的一系列字符。C++ 處理字符串的方式有兩種，一種來自 C 語言，常被稱為 C-風格字符串，另一種是基於 string 類庫的字符串處理方式。C 風格字符串的處理可以參考 https://www.cnblogs.com/tongye/p/10688941.html ，本文著重介紹 string 類庫的使用。

一、string 類簡介

　　C++ 中提供了專門的頭文件 string（註意不是 string.h，這個是 C 風格字符串相關函數的頭文件），來支持 string 類型。string 類定義隱藏了字符串的數組性質，讓我們可以像處理普通變量那樣處理字符串。string 對象和字符數組之間的主要區別是：可以將 string 對象聲明為簡單變量，而不是數組

。

1.1 string 類幾種常見的構造函數：

1）string(const char *s) ：將 string 對象初始化為 s 指向的字符串

string str("Hello!");

2）string(size_type n,char c) ：創建一個包含 n 個元素的 string 對象，其中每個元素都被初始化為字符 c

string str(10,‘a‘);

3）string(const string &str) ：將一個 string 對象初始化為 string 對象 str（復制構造函數）

string str1("hello!");

 
string str2(str1);

4）string() ：創建一個默認的 string 對象，長度為 0（默認構造函數）

string str; 　　　　// 創建一個空的 string 對象

　　string 類的設計允許程序自動處理 string 的大小，因此，上述代碼創建了一個長度為 0 的string 對象，但是向 str 中寫入數據時，程序會自動調整 str 的長度。因此，與使用數組相比，使用 string 對象更方便，也更安全。

1.2 用 C 語言風格初始化 string 對象：

　　C++ 允許使用 C 語言風格來初始化 string 對象：

string
 
 str = "hello!";

二、獲取 string 對象的長度

　　在 C 語言中，使用 strlen 函數獲取字符串的長度。在 C++ 中，可以使用 string.size() 函數或 string.length() 函數來獲得 string 對象的長度。在 C++ 標準庫中，兩者的源代碼如下：

  size_type   __CLR_OR_THIS_CALL   length()   const   
  { //   return   length   of   sequence   
  return   (_Mysize);   
  }   
    
  size_type   __CLR_OR_THIS_CALL   size()   const   
  { //   return   length   of   sequence   
  return   (_Mysize);   
  }

　　可見，這兩個方法是完全一樣的，並沒有區別。length() 方法是 C 語言習慣保留的，size() 方法則是為了兼容 STL 容器而引入的。

string str("Hello,World!");
int strLen1 = str.length();
int strLen2 = str.size();

三、復制 string 對象

　　在 C 語言中，使用 strcpy、strncpy 函數來實現字符串的復制。在 C++ 中則方便很多，可以直接將一個 string 對象賦值給另一個 string 對象，即：

string str1("Hello,World!");
string str2;
str2 = str1;

　　由於 string 類會自動調整對象的大小，因此不需要擔心目標數組不夠大的問題。

四、string 對象的拼接和附加

　　在 C 語言中，使用 strcat、strncat 函數來進行字符串拼接操作。在 C++ 中也有多種方法來實現字符串拼接和附加操作：

4.1 使用 + 操作符拼接兩個字符串

string str1("hello ");
string str2("world!");
string str3 = str1 + str2;

4.1 使用 += 操作符在字符串後面附加內容

　　可以使用 += 來在一個 string 對象後面附加一個 string 對象、字符以及 C 風格的字符串：

string str1("hello ");
string str2("world!\n");

str1 += str2;
str1 += "nice job\n";
str1 += ‘a‘;

4.2 使用 string.append() 函數

　　可以使用 string.append() 函數來在一個 string 對象後面附加一個 string 對象或 C 風格的字符串：

string str1 = "hello,world!";
string str2 = "HELLO,WORLD!";
    
str1.append(str2);
str1.append("C string");

4.3 使用 string.push_back() 函數

　　可以使用 string.push_back() 函數來在一個 string 對象後面附加一個字符：

string str("Hello");
str.push_back(‘a‘);

五、string 對象的比較

　　在 C 語言中，使用 strcmp、strncmp 函數來進行字符串的比較。在 C++ 中，由於將 string 對象聲明為了簡單變量，故而對字符串的比較操作十分簡單了，直接使用關系運算符（==、!=、<、<=、>、>=）即可：

#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() 
{
    string str1("hello");
    string str2("hello");

    if (str1 == str2)
        cout << "str1 = str2" << endl;
    else if (str1 < str2)
        cout << "str1 < str2" << endl;
    else
        cout << "str1 > str2" << endl;

    return 0;
}

　　當然，也可以使用類似 strcmp 的函數來進行 string 對象的比較，string 類提供的是 string.compare() 方法，函數原型如下：

int compare(const string&str) const;

int compare（size_t pos，size_t len，const string&str）const;　　　　// 參數 pos 為比較字符串中第一個字符的位置，len 為比較字符串的長度

int compare（size_t pos，size_t len，const string&str, size_t subpos，size_t sublen）const;

int compare（const char * s）const;

int compare（size_t pos，size_t len，const char * s）const;

int compare（size_t pos，size_t len，const char * s，size_t n）const;

　　compare 方法的返回值如下：

1）返回 0，表示相等；

2）返回結果小於 0，表示比較字符串中第一個不匹配的字符比源字符串小，或者所有字符都匹配但是比較字符串比源字符串短；

3）返回結果大於 0，表示比較字符串中第一個不匹配的字符比源字符串大，或者所有字符都匹配但是比較字符串比源字符串長。

六、使用 string.substr() 函數來獲取子串

　　可以使用 string.substr() 函數來獲取子串，string.substr() 函數的定義如下：

string substr（size_t pos = 0，size_t len = npos）const;

　　其中，pos 是子字符串的起始位置（索引，第一個字符的索引為 0），len 是子串的長度。這個函數的功能是：復制一個 string 對象中從 pos 處開始的 len 個字符到 string 對象 substr 中去，並返回 substr。

string str("Hello,World!");
string subStr = str.substr(3,5);
cout << subStr << endl;

　　這段代碼的輸出結果為："lo,Wo"。

七、訪問 string 字符串的元素

　　可以像 C 語言中一樣，將 string 對象當做一個數組，然後使用數組下標的方式來訪問字符串中的元素；也可以使用 string.at(index) 的方式來訪問元素（索引號從 0 開始）：

string str("Hello,World!");
cout << str[1] << endl;　　　　　　// 使用數組下標的方式訪問 string 字符串的元素
cout << str.at(1) << endl;　　　　 // 使用 at 索引訪問 string 字符串的元素

八、string 對象的查找操作

8.1 使用 string.find() 方法查找字符

　　find 方法的函數原型如下：

1）從字符串的 pos 位置開始（若不指定 pos 的值，則默認從索引 0 處開始），查找子字符串 str。如果找到，則返回該子字符串首次出現時其首字符的索引；否則，返回 string::npos：

size_type find (const string& str, size_type pos = 0) const;

2）從字符串的 pos 位置開始（若不指定 pos 的值，則默認從索引 0 處開始），查找子字符串 s。如果找到，則返回該子字符串首次出現時其首字符的索引；否則，返回 string::npos：　　

size_type find (const char *s, size_type pos = 0) const;

3）從字符串的 pos 位置開始（若不指定 pos 的值，則默認從索引 0 處開始），查找 s 的前 n 個字符組成的子字符串。如果找到，則返回該子字符串首次出現時其首字符的索引；否則，返回 string::npos：

size_type find (const char *s, size_type pos, size_type n);

4）從字符串的 pos 位置開始（若不指定 pos 的值，則默認從索引 0 處開始），查找字符 ch 。如果找到，則返回該字符首次出現的位置；否則，返回 string::npos：

size_type find (char ch, size_type pos = 0) const;

　　舉個查找子字符串的例子（查找字符的代碼與這一樣，只需要將 find 函數的參數換成字符即可）：

#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() 
{
    string str("cat,dog,cat,pig,little cat,hotdog,little pig,angry dog");
    size_t catPos = str.find("cat",0);

    if (catPos == string::npos) {
        printf("沒有找到字符串\n");
        return 0;
    }

    while (catPos != string::npos) {
        cout << "在索引 " << catPos << " 處找到字符串" << endl;
        catPos = str.find("cat", catPos + 1);
    }
    return 0;
}

　　程序輸出結果如下：

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8.2 string.rfind()

　　string.rfind() 與 string.find() 方法類似，只是查找順序不一樣， string.rfind() 是從指定位置 pos （默認為字符串末尾）開始向前查找，直到字符串的首部，並返回第一次查找到匹配項時匹配項首字符的索引。換句話說，就是查找子字符串或字符最後一次出現的位置。還是以上面的程序為例，稍作修改：

#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() 
{
    string str("cat,dog,cat,pig,little cat,hotdog,little pig,angry dog");
    size_t catPos = str.rfind("cat",str.length()-1);

    if (catPos == string::npos) {
        printf("沒有找到字符串\n");
        return 0;
    }

    while (catPos != string::npos) {
        cout << "在索引 " << catPos << " 處找到字符串" << endl;
        catPos = str.rfind("cat", catPos - 1);
        if (catPos == 0) {
            cout << "在索引 " << catPos << " 處找到字符串" << endl;
            break;
        }
    }
    return 0;
}

　　程序輸出結果如下：

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　　可以看到，rfind 方法是從字符串末開始查找的。

8.3 string.find_first_of()

　　string.find_first_of() 方法在字符串中從指定位置開始向後（默認為索引 0 處）查找參數中任何一個字符首次出現的位置。舉個例子說明：

#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() 
{
    string str("cat,dog,cat,pig,little cat,hotdog,little pig,angry dog");
    size_t pos = str.find_first_of("zywfgat");

    if (pos == string::npos) {
        printf("沒有匹配到\n");
        return 0;
    }
    else
        cout << "在索引 " << pos << " 處匹配到" << endl;

    return 0;
}

　　程序輸出結果是：在索引 1 處匹配到。所查找的字符串 zywfgat 中，第一次出現在字符串 str 中的字符是 ‘a‘，該字符在 str 中的索引是 1.

8.4 string.find_last_of()

　　string.find_last_of() 方法在字符串中查找參數中任何一個字符最後一次出現的位置（也就是從指定位置開始往前查找，第一個出現的位置）。

8.5 string.find_first_not_of()

　　string.find_first_not_of() 方法在字符串中查找第一個不包含在參數中的字符。

8.6 string.find_last_not_of()

　　string.find_last_not_of() 方法在字符串中查找最後一個不包含在參數中的字符（從指定位置開始往前查找，第一個不包含在參數中的字符）。

九、string 對象的插入和刪除操作

9.1 使用 string.insert() 進行插入操作

　　函數原型如下：

string＆insert（size_t pos，const string＆str）;　　　// 在位置 pos 處插入字符串 str

string＆insert（size_t pos，const string＆str，size_t subpos，size_t sublen）;　// 在位置 pos 處插入字符串 str 的從位置 subpos 處開始的 sublen 個字符

string＆insert（size_t pos，const char * s）;　　　　// 在位置 pos 處插入字符串 s

string＆insert（size_t pos，const char * s，size_t n）;　// 在位置 pos 處插入字符串 s 的前 n 個字符

string＆insert（size_t pos，size_t n，char c）;　　　　　 // 在位置 pos 處插入 n 個字符 c

iterator insert (const_iterator p, size_t n, char c);　// 在 p 處插入 n 個字符 c，並返回插入後叠代器的位置

iterator insert (const_iterator p, char c);　　　　　　 // 在 p 處插入字符 c，並返回插入後叠代器的位置

　　舉個例子：

#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() 
{
    string str("abcdefgh");
    str.insert(1,"INSERT");        // 在位置 1 處插入字符串 "INSERT"
    cout << str << endl;

    str.insert(10, 5, ‘A‘);        // 在位置 10 處插入 5 個字符 ‘A‘
    cout << str << endl;
    return 0;
}

　　輸出結果如下：

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9.2 使用 string.erase() 進行元素刪除操作

　　函數原型如下：

string& erase (size_t pos = 0, size_t len = npos);　　　// 刪除從 pos 處開始的 n 個字符

iterator erase (const_iterator p);　　　　　　　　　　　　// 刪除 p 處的一個字符，並返回刪除後叠代器的位置

iterator erase (const_iterator first, const_iterator last);　// 刪除從 first 到 last 之間的字符，並返回刪除後叠代器的位置

　　舉個例子：

#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() 
{
    string str("Hello,World!");
    str.erase(5,6);                    // 刪除從索引位置 5 開始的 6 個字符
    cout << "str 為：" << str << endl;

    return 0;
}

　　關於 erase() 函數的用法可以參考 https://www.cnblogs.com/liyazhou/archive/2010/02/07/1665421.html

十、string 對象的一些其他操作

10.1 使用 getline() 函數來獲取 string 輸入

string str;

getline(cin,str);    // 從輸入流中讀取一行數據到 str

10.2 使用 empty() 函數判斷字符串是否為空

string str;

if(str.empty()){
    cout << "字符串為空" << endl;  
}

　　string.empty() 函數，若字符串為空，則返回真，否則返回假。

10.3 使用 swap 函數交換兩個字符串

#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() 
{
    string str1 = "hello,world!";
    string str2 = "HELLO,WORLD!";

    str1.swap(str2);

    cout << str1 << endl;
    cout << str2 << endl;

    return 0;
}

參考資料：

C++ Primer Plus（第六版）

C++ string 類詳解

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