1、标准库中的string类
1.1、string类了解
- 字符串是表示字符序列的类
- 标准的字符串类提供了对此类对象的支持,其接口类似于标准字符容器的接口,但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性
- string类是使用char (即作为它的字符类型,使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息,请参阅basic_string)
- string类是basic_string模板类的一个实例,它使用char来实例化basic_string模板类,并用char_traits 和 allocator 作为basic_string的默认参数(关于更多的模板信息参考basic_string)
- 注意,这个类独立于所使用的编码来处理字节;如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列,这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器,将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作
总结:
- string是表示字符串的字符串类
- 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
- string在底层实际是:basic_string模板类的别名,typedef basic_string<char, char_traits, allocator> string;
- 不能操作多字节或者变长字符的序列
1.2、string类的常用接口说明
1.2.1、string类对象的常见构造
(constructor)函数名称 | 功能说明 |
string() (重点) | 构造空的string类对象,即空字符串 |
string(const char* s) (重点) | 用C-string来构造string类对象 |
string(size_t n, char c) | string类对象中包含n个字符c |
string(const string&s) (重点) | 拷贝构造函数 |
1.2.2、string类对象的容量操作
函数名称 | 功能说明 |
size(重点) | 返回字符串有效字符长度 |
length | 返回字符串有效字符长度 |
capacity | 返回空间总大小 |
empty(重点) | 检测字符串释放为空串,是返回true,否则返回false |
clear(重点) | 清空有效字符 |
reserve(重点) | 为字符串预留空间 |
resize(重点) | 将有效字符的个数该成n个,多出的空间用字符c填充 |
注意:
- 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()
- clear()只是将string中有效字符清空,不改变底层空间大小
- 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
- 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
1.2.3、string类对象的访问及遍历操作
函数名称 | 功能说明 |
operator[] (重 点) | 返回 pos位置的字符,const string类对象调用 |
begin+ end | begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器 |
rbegin+ rend | rbegin获取 end-- 的迭代器 + rend获取 begin-- 的迭代器 |
范围for | C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式 |
1.2.4、string类对象的修改操作
函数名称 | 功能说明 |
push_back | 在字符串后尾插字符c |
append | 在字符串后追加一个字符串 |
operator+= (重点) | 在字符串后追加字符串str |
c_str (重点) | 返回C格式字符串 |
find + npos(重点) | 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 |
rfind | 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 |
substr | 在str中从pos位置开始,截取n个字符,然后将其返回 |
注意:
- 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
- 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
1.2.5、string类非成员函数
函数 | 功能说明 |
operator+ | 尽量少用,因为传值返回,导致深拷贝效率低 |
operator>> (重点) | 输入运算符重载 |
operator<<(重点) | 输出运算符重载 |
getline (重点) | 获取一行字符串 |
relational operators (重点) | 大小比较 |
2、vs和g++下string结构的说明
注意:下述结构是在32位平台下进行验证,32位平台下指针占4个字节
- vs下string的结构
string总共占28个字节,内部结构稍微复杂一点,先是有一个联合体,联合体用来定义string中字符串的存储空间
- 当字符串长度小于16时,使用内部固定的字符数组来存放
- 当字符串长度大于等于16时,从堆上开辟空间
union _Bxty { // storage for small buffer or pointer to larger onevalue_type _Buf[_BUF_SIZE];pointer _Ptr;char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing } _Bx;
这种设计也是有一定道理的,大多数情况下字符串的长度都小于16,那string对象创建好之后,内部已经有了16个字符数组的固定空间,不需要通过堆创建,效率高
其次:还有一个size_t字段保存字符串长度,另一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量
最后:还有一个指针做一些其他事情
故总共占16+4+4+4=28个字节
- g++下string的结构
g++下,string是通过写时拷贝实现的,string对象总共占4个字节,内部只包含了一个指针,该指针将来指向一块堆空间,内部包含了如下字段:
- 空间总大小
- 字符串有效长度
- 引用计数
struct _Rep_base {size_type _M_length;size_type _M_capacity;_Atomic_word _M_refcount; };
4. 指向堆空间的指针,用来存储字符串
3、浅拷贝和深拷贝
3.1、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
3.2、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
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;
};
4、string类题目练习
- 仅仅反转字母
- 找字符串中第一个只出现一次的字符
- 字符串里面最后一个单词的长度
- 验证一个字符串是否是回文
- 字符串相加
- 翻转字符串II:区间部分翻转
- 翻转字符串III:翻转字符串中的单词
- 字符串相乘
- 找出字符串中第一个只出现一次的字符