【C++笔记】STL详解：string的使用

前言：

        本文在介绍STL框架基础上，进一步讲解了迭代器、auto关键字和范围for循环的使用方法，接下来我们将重点探讨string类的常用接口及其应用。

一、string类对象的常见构造

1.1 空字符串构造函数

无参构造函数：string();

        

函数功能：构造一个空字符串，长度为零字符。

代码示例：演示构造一个空字符

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s1; // 调用默认构造函数，构造一个空字符串 cout << "s1: " << s1 << endl; // 输出空内容 cout << "s1.size(): " << s1.size() << endl; // 输出 0 return 0; }

打印结果如下所示：

1.2 C 字符串构造函数

构造函数原型： string(const char* s)

        

函数功能：通过C风格字符串（const char*）构造string 对象

代码示例：演示通过C风格字符串进行构造

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s2("Hello world"); //通过C类型字符进行构造 cout <<"s2：" << s2 << endl; return 0; }

打印结果如下所示：

1.3 n个字符构造函数

构造函数原型：string(size_t n, char c)

        

函数功能：用n个字符c进行构造

代码示例：用n个字符‘x’进行构造

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s3(5,'x'); //通过n个字符进行构造 cout <<"s3：" << s3 << endl; return 0; }

打印结果如下所示：

1.4 拷贝构造函数

构造函数原型： string(const string&s)

        

函数功能：通过拷贝字符串进行构造

代码示例：调用拷贝构造函数进行构造str对象

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string original = "Hello C++"; string str(original); // 调用拷贝构造函数 cout << "str: " << str << endl; // 输出 "Hello C++" return 0; }

打印结果如下：

二、string类的容量操作

2.1 size

size函数        

函数原型： size_t size() const;

        

函数功能：返回字符串的长度，以字节为单位。

代码示例：演示返回字符串的长度

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s = "Hello World"; cout << "s.size(): " << s.size() << endl; // 输出 11 return 0; }

打印结果如下所示：

2.2 capacity

capacity函数        

函数原型： size_t capacity() const;

        

函数功能：返回当前为字符串分配的存储空间的大小，以字节为单位。

代码示例：演示返回字符串的空间大小

#include<iostream> #include<string> using namespace std; int main() { string s1("Hello World"); cout <<"s1.capacity()：" << s1.capacity() << endl; return 0; }

打印结果如下所示：

2.3 empty

empty函数         

函数原型：bool empty() const;

        

函数功能：检查字符串是否为空。

代码示例：演示字符串是否为空的函数

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s1 = "hello world"; string s2; cout << "s1.empty(): " << s1.empty() << endl; // 输出 0（false） cout << "s2.empty(): " << s2.empty() << endl; // 输出 1（true） return 0; }

打印结果如下所示：

2.4 clear

clear函数        

函数原型：void clear();

        

函数功能：删除字符串的内容，使其变为一个空字符串（长度为 0 个字符）。

代码示例：清空字符s

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s = "Hello World"; s.clear(); cout << "After clear, s: " << s << endl; // 输出空 cout << "s.size(): " << s.size() << endl; // 输出 0 cout << "s.capacity(): " << s.capacity() << endl; // 容量可能不变 return 0; }

打印结果如下图所示：

2.5  reserve

 reserve 函数       

函数原型：  void reserve (size_t n = 0);

        

函数功能：  请求将字符串容量调整为计划中的大小变化，最多为 n 个字符。

        

①如果 n 大于当前字符串容量，该函数将使容器将其容量增加到 n 个字符（或更多）。

        

②在其他所有情况下，它被视为一个非约束性的请求来缩小字符串容量：容器实现可以自由优化，并保留字符串的容量大于 n。

        

注：不同编译器（如 GCC, Clang, MSVC）的初始容量和扩容策略可能略有不同，但核心逻辑一致。

代码示例演示：展示扩容函数的使用

#include <iostream> #include <string> using namespace std; // 引入标准命名空间 int main() { string str1; string str2; cout << "=== 不使用 reserve ===" << endl; cout << "初始 str1 容量: " << str1.capacity() << ", 长度: " << str1.length() << endl; // 假设我们要存入一段较长的文本 str1 = "This is a demonstration of the string reserve function in C++."; cout << "赋值后 str1 容量: " << str1.capacity() << ", 长度: " << str1.length() << endl; cout << "\n=== 使用 reserve ===" << endl; cout << "初始 str2 容量: " << str2.capacity() << ", 长度: " << str2.length() << endl; // 预先分配至少 100 个字符的内存 str2.reserve(100); cout << "reserve(100) 后，str2 容量: " << str2.capacity() << ", 长度: " << str2.length() << endl; // 存入同样的文本 str2 = "This is a demonstration of the string reserve function in C++."; cout << "赋值后 str2 容量: " << str2.capacity() << ", 长度: " << str2.length() << endl; return 0; }

打印结果如下图所示：

2.6 resize

resize函数        

函数原型：



①void resize (size_t n);



②void resize (size_t n, char c);

        

函数功能：将字符串调整为 n 个字符的长度。

        

A.如果 n 小于当前字符串长度，当前值将被缩短到其前 n 个字符，删除第 n 个字符之后的部分。

        

B.如果 n 大于当前字符串长度，当前内容将被扩展，在末尾插入所需数量的字符以达到 n 的长度。如果指定了 c，新元素将被初始化为 c 的副本，否则，它们将被值初始化的字符（空字符）。

代码演示：resize的功能

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s = "Hello C"; s.resize(9, '+'); // 扩展至9个字符，不足部分用'+'填充 cout << "s: " << s << endl; // 输出 "Helloxxx" cout << "s.size()：" << s.size() << endl; s.resize(5); // 截断至5字符 cout << "s: " << s << endl; // 输出 "Hello" cout << "s.size(): " << s.size() << endl; return 0; }

打印结果如下图所示：

三、 string类的访问及遍历操作

3.1 operator[]          

操作符重载   operator[]     

函数原型 ： 



①char& operator[] (size_t pos);

        

②const char& operator[] (size_t pos) const;

        

函数功能：返回字符串中位置为 pos 的字符的引用。

代码演示：通过下标访问字符

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s2("hello world"); //1. 下标＋[] 进行访问元素 cout << "下标访问元素："; for (int i = 0; i < s2.size(); i++) { cout << s2[i] << " "; } s2[0] = 'H'; cout << "\n" << "更改后下标位置2处的字符串："; for (int i = 0; i < s2.size(); i++) { cout << s2[i] << " "; } return 0; }

打印结果如下所示：

3.2 迭代器获取：begin 和 end

正向迭代器        

函数原型：

        

① iterator begin();

        

② iterator end();

        

函数功能：

       

① iterator begin(): 返回一个指向字符串第一个字符的迭代器。

        

② iterator end(): 返回一个指向字符串末尾之后字符的迭代器。

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s2("hello world"); cout << "迭代器访问元素："; string::iterator it = s2.begin(); while (it != s2.end()) { cout << *it << " "; ++it; } cout << "\n利用迭代器更改元素："; it = s2.begin(); while (it != s2.end()) { *it += 2; cout << *it << " "; ++it; } return 0; }

打印结果如下所示：

3.3 范围for循环

代码示例：通过范围for进行遍历字符串

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s2("hello world"); //范围for的使用场景主要应用于: 容器 和 数组 cout << "范围for循环访问元素："; for (auto& ch : s2) { cout << ch << " "; } cout << "\n范围for循环更改元素："; for (auto& ch : s2) { ch += 2; cout << ch << " "; } return 0; }

打印结果如下所示：

四、string类的修改操作

4.1 push_back      

push_back 函数 

函数原型：void push_back (char c);

        

函数功能 ：将字符 c 附加到字符串末尾，使其长度增加一个。               

代码示例：演示向字符串中尾插单个字符

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s("hello world"); cout << "尾插前的s：" << s << endl; // push_back 函数只能尾插单个字符 s.push_back(' '); s.push_back('s'); cout << "push_back尾插字符后的s：" << s << endl; return 0; } 

打印结果如下所示：

4.2 operator+= 和 append

1.  +=操作符重载（常用）

函数原型：

        

① string& operator+= (const string& str);

     

② string& operator+= (const char* s);

         

③  string& operator+= (char c);

        

函数功能：通过在当前值的末尾追加额外的字符来扩展字符串：

代码示例：演示+=运算符重载，尾插单个字符，C类型字符串，string类型字符串

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s("hello world"); cout << "尾插前的s：" << s << endl; // += 运算符重载 s += 'x'; cout << "尾插单个字符的s：" << s << endl; s += " Welcome"; cout << "尾插C类型字符串后的s：" << s << endl; string s2(" Hello C++"); s += s2; cout << "尾插字符串s2后的s：" << s << endl; return 0; }

打印结果如下所示：

2. append函数（不常用）        

函数原型：string& append (const string& str);

        

函数功能：通过在当前值的末尾追加附加字符来扩展字符串。       

代码示例：通过append函数扩展字符串

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s("Hello world"); cout << "尾插前的s：" << s << endl; //append 函数尾插字符串 s.append(" Welcome C++"); cout << "append尾插字符串后的s：" << s << endl; return 0; } 

4.3 c_str

c_str 函数

函数原型： const char* c_str() const;

               

函数功能： 返回一个指向包含空字符终止序列的字符数组（即 C 字符串）的指针，该数组表示字符串对象的当前值。

代码示例：获取C风格字符串

#include <iostream> #include <string> #include <cstring> using namespace std; int main() { string s = "C++"; const char* p = s.c_str(); // 获取C风格字符串指针 cout << "C-string: " << p << endl; // 输出 "C++" cout << "Length via strlen: " << strlen(p) << endl; // 输出 3 return 0; }

打印结果如下所示：

4.4 find

find函数

函数原型：

        

① size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;

        

②size_t find (char c, size_t pos = 0) const;

  

        

函数功能：

        

① 从pos位置（默认为0） 查找一个字符串

        

②从pos位置（默认为0） 查找一个字符

        

注意：如果没有找到匹配项，该函数返回 string::npos，npos的类型是size_t，其值被认定为是-1。

代码示例：演示查找单个字符和单个字符串，以及验证未查找到字符串返回值

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s("text.cpp.zip"); size_t pos1 = s.find('.'); cout <<"字符串s中 . 的位置为：" << pos1 << endl; size_t pos2 = s.find("cpp"); cout << "字符串s中 cpp 的位置为：" << pos2 << endl; size_t pos3 = s.find("C++"); if (pos3 == string::npos) { cout << "Not find！"<<endl; } return 0; }

打印结果如下所示：

4.5 substr

substr函数        

函数原型：string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;

        

函数功能：返回一个新构建的string对象，其值初始化为对此对象的一个子字符串的副本。

代码示例：演示截取字符串

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string str = "We think in generalities, but we live in details."; string str2 = str.substr(3, 5); // "think" cout << "截取得到下标从3开始之后的五个字符：" << str2 << endl; size_t pos = str.find("live"); // position of "live" in str string str3 = str.substr(pos); // get from "live" to the end cout <<"截取pos位置之后的字符串：" << str3 << '\n'; return 0; }

打印结果如下所示：

4.6 insert

insert函数        

函数原型：

        

①string& insert (size_t pos, const string& str);

        

②string& insert (size_t pos, const char* s);

       

③string& insert (size_t pos, size_t n, char c);

        

函数功能：在 pos 指定的字符右侧插入额外的字符：

代码示例：

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s("hello world"); cout << "尾插前的s：" << s << endl; // insert函数 插入C类型字符串 s.insert(0, " Byte "); cout << "insert在下标0处插入字符串后的s：" << s << endl; //insert函数 插入string类型字符串 string s2(" Welcome to C++"); size_t pos = s.size(); s.insert(pos, s2); cout << "insert在下标pos处插入字符串后的s：" << s<< endl; //insert插入单个字符需要指定字符个数 s.insert(0, 5, '6'); cout << "insert在下标0处插入5个字符串后的s：" << s << endl; return 0; } 

打印结果如下所示：

4.7 erase

erase函数        

函数原型：string& erase (size_t pos = 0, size_t len = npos);

        

函数功能：删除字符串的一部分，缩短其长度：

代码示例：

#include <iostream> #include <string> using namespace std; // 引入标准命名空间 int main() { string str("This is an example sentence."); cout << str << '\n'; // 初始输出: "This is an example sentence." // 用法 ：erase(pos, len) // 从索引 10 开始，删除 8 个字符 (" example") str.erase(10, 8); cout << str << '\n'; // 当前结果: "This is an sentence." return 0; }

打印结果如下所示：

五、string类的非成员函数

5.1 operator+

operator+ 操作符重载

函数原型：

        

①string operator+ (const string& lhs, const string& rhs);

        

②string operator+ (const string& lhs, const char* rhs);

        

③string operator+ (const char* lhs, const string& rhs);

        

函数功能：返回一个新构造的字符串对象，其值为 lhs 中的字符后跟 rhs 中的字符的组合。

代码示例：

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string firstlevel("com"); string secondlevel("cplusplus"); string scheme("http://"); string hostname; string url; // 演示 1：string 与 C风格字符串 ("www.")、字符 ('.') 以及其它 string 拼接 hostname = "www." + secondlevel + '.' + firstlevel; // 演示 2：两个 string 对象直接拼接 url = scheme + hostname; cout << url << '\n'; // 预期输出: http://www.cplusplus.com return 0; }

打印结果如下所示：

5.2 operator>> 和 operator<<        

operator>> 和 operator<<（输入/输出运算符重载）

函数原型：

        

① istream& operator>> (istream& is, string& str);



② ostream& operator<< (ostream& os, const string& str);

        

        

函数功能：



A.   operator>> ：从流中读取数据到 string，默认以空格/换行分隔

        

B.   将符合 str 值的字符序列插入到 os 中。

代码示例：

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string s; // 输入示例（遇到空格/换行停止） cout << "Enter a word: "; cin >> s; // 输入 "Hello World" cout << "You entered: " << s << endl; // 输出 "Hello"（空格截断） // 输出示例 string name = "Alice"; cout << "Name: " << name << endl; // 输出 "Name: Alice" return 0; } 

5.3 getline

getline函数

函数原型：

        

①istream& getline (istream& is, string& str, char delim);

        

②istream& getline (istream& is, string& str);

        

函数功能：从输入流中读取一行（默认以 \n 结尾），可指定分隔符，不会因为' '而中断。

代码示例：

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string line; cout << "Enter a line: "; getline(cin, line); // 读取整行（包括空格） cout << "Line: " << line << endl; // 输出完整输入 // 指定分隔符（默认'\n'） getline(cin, line, ';'); // 读取直到遇到分号 cout << "Until ';': " << line << endl; return 0; } 

5.4 字符串大小比较      

代码示例：按照字典序进行比较

#include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { string foo = "alpha"; string bar = "beta"; if (foo == bar) cout << "foo and bar are equal\n"; if (foo != bar) cout << "foo and bar are not equal\n"; if (foo < bar) cout << "foo is less than bar\n"; if (foo > bar) cout << "foo is greater than bar\n"; if (foo <= bar) cout << "foo is less than or equal to bar\n"; if (foo >= bar) cout << "foo is greater than or equal to bar\n"; return 0; }

打印结果如下所示：

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