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前言

string是字符序列的類

C++文檔

為什么學(xué)習(xí)string類

C語言中的字符串

C語言中，字符串是以’\0’結(jié)尾的一些字符的集合，為了操作方便，C標(biāo)準(zhǔn)庫中提供了一些str系列的庫函數(shù)，但是這些庫函數(shù)與字符串是分離開的，不太符合OOP的思想，而且底層空間需要用戶自己管理，稍不留神可能還會越界訪問。

ASCII

ASCII (American Standard Code for Information Interchange)：美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼是基于拉丁字母的一套電腦編碼系統(tǒng)，主要用于顯示現(xiàn)代英語和其他西歐語言。它是最通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)，并等同于國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 646。ASCII第一次以規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的類型發(fā)表是在1967年，最后一次更新則是在1986年，到目前為止共定義了128個字符。

**在計算機(jī)中存儲和顯示英語信息

26個大小寫字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號

建立一個符號和編碼對應(yīng)關(guān)系的映射表

用一個字節(jié)的大小存儲7位編碼，最高位不用，一個符號→一個字節(jié)**

int main()
{
	char str1[] = "apple";	

	char str2[] = "好好";

	cout << sizeof(str1) << endl;
		
	cout << sizeof(str2) << endl;

	return 0;
}

int main()
{

	char str2[] = "好好";

	cout << sizeof(str2) << endl;

	str2[3]--;
	cout << str2 << endl;

	str2[3]--;
	cout << str2 << endl;

	str2[3]++;
	cout << str2 << endl;
	
	str2[3]++;
	cout << str2 << endl;

	return 0;
}

Unicode

統(tǒng)一碼（Unicode），也叫萬國碼、單一碼，由統(tǒng)一碼聯(lián)盟開發(fā)，是計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域里的一項業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，包括字符集、編碼方案等。

統(tǒng)一碼是為了解決傳統(tǒng)的字符編碼方案的局限而產(chǎn)生的，它為每種語言中的每個字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進(jìn)制編碼，以滿足跨語言、跨平臺進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求。

UTF-8

UTF-8的特點(diǎn)是對不同范圍的字符使用不同長度的編碼。對于0x00-0x7F之間的字符，UTF-8編碼與ASCII編碼完全相同。UTF-8編碼的最大長度是4個字節(jié)。從上表可以看出，4字節(jié)模板有21個x，即可以容納21位二進(jìn)制數(shù)字。統(tǒng)一碼的最大碼位0x10FFFF也只有21位。

UTF-16

UTF-16編碼以16位無符號整數(shù)為單位。我們把統(tǒng)一碼編碼記作U。

UTF-32

UTF-32編碼以32位無符號整數(shù)為單位。統(tǒng)一碼的UTF-32編碼就是其對應(yīng)的32位無符號整數(shù)。

GBK

GBK全稱《漢字內(nèi)碼擴(kuò)展規(guī)范》（GBK即“國標(biāo)”、“擴(kuò)展”漢語拼音的第一個字母，英文名稱：Chinese Internal Code Specification）。

GBK 亦采用雙字節(jié)表示，總體編碼范圍為 8140-FEFE，首字節(jié)在 81-FE 之間，尾字節(jié)在 40-FE 之間，剔除 xx7F 一條線。總計 23940 個碼位，共收入 21886 個漢字和圖形符號，其中漢字（包括部首和構(gòu)件）21003 個，圖形符號 883 個。

標(biāo)準(zhǔn)庫中的string類

string類

1. 字符串是表示字符序列的類
2. 標(biāo)準(zhǔn)的字符串類提供了對此類對象的支持，其接口類似于標(biāo)準(zhǔn)字符容器的接口，但添加了專門用于操作單字節(jié)字符字符串的設(shè)計特性。
3. string類是使用char(即作為它的字符類型，使用它的默認(rèn)char_traits和分配器類型
4. string類是basic_string模板類的一個實(shí)例，它使用char來實(shí)例化basic_string模板類，并用char_traits和allocator作為basic_string的默認(rèn)參數(shù)
5. 注意，這個類獨(dú)立于所使用的編碼來處理字節(jié):如果用來處理多字節(jié)或變長字符(如UTF-8)的序列，這個類的所有成員(如長度或大小)以及它的迭代器，將仍然按照字節(jié)(而不是實(shí)際編碼的字符)來操作。

string類的文檔

string類用utf-8編碼，按單字節(jié)處理
u16string用utf-16編碼
u32string用utf-32編碼
wstring類按兩字節(jié)處理

編碼：
計算機(jī)中存儲只有二進(jìn)制0、1，用對應(yīng)的ASCII表來表示文字（支持英文的）其中ASCII表是對256個值建立一個對應(yīng)的表示值
在早期只有歐美國家使用計算機(jī)（早期的計算機(jī)中只能表示英文，不能表示其他國家的文字），后來全世界各個國家都開始用計算機(jī)了，需要建立自己的編碼表
在Linux中常用utf-8、utf-16、utf-32
在Windows中常用gbk

總結(jié)

1. string是表示字符串的字符串類

2. 該類的接口與常規(guī)容器的接口基本相同，再添加了一些專門用來操作string的常規(guī)操作。

3. string在底層實(shí)際是：basic_string模板類的別名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator>string;

4. 不能操作多字節(jié)或者變長字符的序列。

5. 在使用string類時，必須包含#include頭文件以及using namespace std;

string類的常用接口說明

string類的常用接口

1. string類對象的常見構(gòu)造

void Teststring()
{
    string s1; // 構(gòu)造空的string類對象s1
    string s2("hello bit"); // 用C格式字符串構(gòu)造string類對象s2
    string s3(s2); // 拷貝構(gòu)造s3
}

2. string類對象的容量操作

注意：
1. size()與length()方法底層實(shí)現(xiàn)原理完全相同，引入size()的原因是為了與其他容器的接口保持一致，一般情況下基本都是用size()。
2. clear()只是將string中有效字符清空，不改變底層空間大小。
3. resize(size_t n) 與 resize(size_t n, char c)都是將字符串中有效字符個數(shù)改變到n個，不同的是當(dāng)字符個數(shù)增多時：resize(n)用0來填充多出的元素空間，resize(size_t n, char c)用字符c來填充多出的元素空間。
注意：resize在改變元素個數(shù)時，如果是將元素個數(shù)增多，可能會改變底層容量的大小，如果是將元素個數(shù)減少，底層空間總大小不變。
4. reserve(size_t res_arg=0)：為string預(yù)留空間，不改變有效元素個數(shù)，當(dāng)reserve的參數(shù)小于string的底層空間總大小時，reserver不會改變?nèi)萘看笮　?br> 5. 在Windows中容量是以大約1.5倍增容的，在Linux中容量是以大約2倍增容的
6. reserve的作用：如果知道需要多少空間，直接一次性開好，避免增容，提高效率
7. resize的作用：既能開好空間，又能對這些空間初始化

string容量相關(guān)方法使用代碼演示

3. string類對象的訪問及遍歷操作

string中元素訪問及遍歷代碼演示

int main()
{
    string s1("hello world");
    string::iterator it = s1.begin();
    //正向迭代器
    while (it != s1.end())
    {
	    cout << *it << " ";
	    it++;
    }
	string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();
    //反向迭代器
	while (rit != s1.rend())
	{
		cout << *rit << " ";
		rit++;
        //都是++
	}
  
    for (auto ch : s1)
	{
		cout << ch << " ";
	}

	cout << endl;
  
	return 0;
}

void Func1(const string& s)
{	
	//遍歷和讀容器的數(shù)據(jù)，不能寫
	//string::const_iterator it = s.cbegin();
    auto it = s.cbegin();
    //靜態(tài)正向迭代器
	while (it != s.end())
	{
		cout << *it << " ";
        it++;
	}

	cout << endl;
}
void Func2(const string& s)
{	
    
	//string::const_reverse_iterator it = s.crbegin();
    auto it = s.crbegin();
    //靜態(tài)反向迭代器
	while (it != s.rend())
	{
		cout << *it << " ";
        it++;
	}

	cout << endl;
}
int main()
{
	string s1("hello world");
	string::iterator it = s1.begin();
    //iterator 迭代器 是屬于類的一種類型
	while (it != s1.end())
	{
		cout << *it << " ";
		it++;
	}

	for (auto ch : s1)
	{
		cout << ch << " ";
	}
    
    Func1();
    
    Func2();

	cout << endl;
	
	return 0;
}

總結(jié)：
迭代器是一個行為像指針的東西，有可能是指針，也有可能不是指針
迭代器可以用統(tǒng)一類似的方式去訪問修改容器
begin（）返回的是第一個有效數(shù)據(jù)位置的迭代器，end（）返回的是最后一個有效數(shù)據(jù)的下一個位置的迭代器
rbegin（）返回的是最后個有效數(shù)據(jù)位置的迭代器，rend（）返回的是第一個有效數(shù)據(jù)的前一個位置的迭代器
所有的容器都支持用迭代器，所以迭代器才是容器通用的訪問方式（vector/string這樣的結(jié)構(gòu)支持下標(biāo)+[]去訪問，而像list、map這樣的就不支持了），雖然迭代器在所有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是可以使用的，但[]+下標(biāo)指適用順序表。
const對象要用const迭代器，只讀，不能寫
operator[]和at的區(qū)別：operator[]如果發(fā)生越界訪問會報斷言錯誤（assert），而at會報異常（需要捕獲異常）

4. string類對象的修改操作

string中插入和查找等使用代碼演示

注意：
1. 在string尾部追加字符時，s.push_back? / s.append(1, c) / s += 'c’三種的實(shí)現(xiàn)方式差不多，一般情況下string類的+=操作用的比較多，+=操作不僅可以連接單個字符，還可以連接字符串。
2. 對string操作時，如果能夠大概預(yù)估到放多少字符，可以先通過reserve把空間預(yù)留好。

int main()
{
	string s1("world");

	s1.insert(0, "hello");

	//不推薦使用insert,效率低
	//s1.insert(5, 1, ' ');
	//s1.insert(5, " ");
	string::iterator it = s1.begin();
	s1.insert(it+5, ' ');
	cout << s1 << endl;
	return 0;
}

int main()
{
	//不推薦使用erase,效率低
	string s1("hello world");
	//s1.erase(5, 1);

	string::iterator it = s1.begin();
	//s1.erase(it + 5);

	//s1.erase(5);
	s1.erase(5, 6);
	cout << s1 << endl;

}

int main()
{
	//string s1("hello world");
	//s1.replace(5, 1, "%%d");//擴(kuò)容+移動數(shù)據(jù)
	//cout << s1 << endl;、

	string s1("hello world i love you");
	size_t num = 0;
	for (auto ch : s1)
	{
		if (ch == ' ')
		{
			num++;
		}
	}
	//提前開空間，避免replace時擴(kuò)容
	s1.reserve(2* num + s1.size());
	size_t pos = s1.find(' ');
	while(pos != string::npos)
	{	
		s1.replace(pos, 1, "%20");
		pos = s1.find(' ', pos + 3);
	}
	cout << s1 << endl;
}

//空間換時間
int main()
{
	string s1("hello world i love you");
	string newStr;
	size_t num = 0;
	for (auto ch : s1)
	{
		if (ch == ' ')
		{
			num++;
		}
	}
	//提前開空間，避免replace時擴(kuò)容
	s1.reserve(2* num + s1.size());
	for (auto ch : s1)
	{
		if (ch != ' ')
			newStr += ch;
		else
			newStr += "%20";
	}
	s1 = newStr;
	cout << newStr << endl;
}

int main()
{
	string s1("xxx");
	string s2("yyy");

	s1.swap(s2);
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;

	swap(s1, s2);
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	 
}

5. string類非成員函數(shù)

cin遇到空格和換行就會分割（或結(jié)束），而getline遇到空格不會分割（或結(jié)束）遇到換行才分割（或結(jié)束）

6. string類對象的字符串的轉(zhuǎn)換（在C++11適用）

vs和g++下string結(jié)構(gòu)的說明

注意：下述結(jié)構(gòu)是在32位平臺下進(jìn)行驗證，32位平臺下指針占4個字節(jié).

vs下string的結(jié)構(gòu)

string總共占28個字節(jié)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜一點(diǎn)，先是有一個聯(lián)合體，聯(lián)合體用來定義string中字符串的存儲空間：

• 當(dāng)字符串長度小于16時，使用內(nèi)部固定的字符數(shù)組來存放

• 當(dāng)字符串長度大于等于16時，從堆上開辟空間

union _Bxty
{ // storage for small buffer or pointer to larger one
	value_type _Buf[_BUF_SIZE];
	pointer _Ptr;
	char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing
} _Bx;

這種設(shè)計也是有一定道理的，大多數(shù)情況下字符串的長度都小于16，那string對象創(chuàng)建好之后，內(nèi)部已經(jīng)有了16個字符數(shù)組的固定空間，不需要通過堆創(chuàng)建，效率高。
其次：還有一個size_t字段保存字符串長度，一個size_t字段保存從堆上開辟空間總的容量最后：還有一個指針做一些其他事情。
故總共占16+4+4+4=28個字節(jié)。

g++下string的結(jié)構(gòu)

G++下，string是通過寫時拷貝實(shí)現(xiàn)的，string對象總共占4個字節(jié)，內(nèi)部只包含了一個指針，該指針將來指向一塊堆空間，內(nèi)部包含了如下字段：

• 空間總大小

• 字符串有效長度

• 引用計數(shù)

struct _Rep_base
{
	size_type        _M_length;
	size_type        _M_capacity;
	_Atomic_word      _M_refcount;
};

• 指向堆空間的指針，用來存儲字符串

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-583050.html

到了這里，關(guān)于第六章：string類的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！