C++ string 类详解

　　字符串是存储在内存的连续字节中的一系列字符。C++ 处理字符串的方式有两种，一种来自 C 语言，常被称为 C-风格字符串，另一种是基于 string 类库的字符串处理方式。C 风格字符串的处理可以参考 https://www.cnblogs.com/tongye/p/10688941.html ，本文着重介绍 string 类库的使用。

一、string 类简介

　　C++ 中提供了专门的头文件 string（注意不是 string.h，这个是 C 风格字符串相关函数的头文件），来支持 string 类型。string 类定义隐藏了字符串的数组性质，让我们可以像处理普通变量那样处理字符串。string 对象和字符数组之间的主要区别是：可以将 string 对象声明为简单变量，而不是数组。

1.1 string 类几种常见的构造函数：

1）string(const char *s) ：将 string 对象初始化为 s 指向的字符串

string str("Hello!");

2）string(size_type n,char c) ：创建一个包含 n 个元素的 string 对象，其中每个元素都被初始化为字符 c

string str(10,'a');

3）string(const string &str) ：将一个 string 对象初始化为 string 对象 str（复制构造函数）

string str1("hello!");
string str2(str1);

4）string() ：创建一个默认的 string 对象，长度为 0（默认构造函数）

string str; 　　　　// 创建一个空的 string 对象

　　string 类的设计允许程序自动处理 string 的大小，因此，上述代码创建了一个长度为 0 的string 对象，但是向 str 中写入数据时，程序会自动调整 str 的长度。因此，与使用数组相比，使用 string 对象更方便，也更安全。

1.2 用 C 语言风格初始化 string 对象：

　　C++ 允许使用 C 语言风格来初始化 string 对象：

string str = "hello!";

二、获取 string 对象的长度

　　在 C 语言中，使用 strlen 函数获取字符串的长度。在 C++ 中，可以使用 string.size() 函数或 string.length() 函数来获得 string 对象的长度。在 C++ 标准库中，两者的源代码如下：

  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);   
  }

 　　可见，这两个方法是完全一样的，并没有区别。length() 方法是 C 语言习惯保留的，size() 方法则是为了兼容 STL 容器而引入的。

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

三、复制 string 对象

　　在 C 语言中，使用 strcpy、strncpy 函数来实现字符串的复制。在 C++ 中则方便很多，可以直接将一个 string 对象赋值给另一个 string 对象，即：

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

　　由于 string 类会自动调整对象的大小，因此不需要担心目标数组不够大的问题。

四、string 对象的拼接和附加

　　在 C 语言中，使用 strcat、strncat 函数来进行字符串拼接操作。在 C++ 中也有多种方法来实现字符串拼接和附加操作：

4.1 使用 + 操作符拼接两个字符串

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

4.1 使用 += 操作符在字符串后面附加内容

　　可以使用 += 来在一个 string 对象后面附加一个 string 对象、字符以及 C 风格的字符串：

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

str1 += str2;
str1 += "nice job
";
str1 += 'a';

4.2 使用 string.append() 函数

　　可以使用 string.append() 函数来在一个 string 对象后面附加一个 string 对象或 C 风格的字符串：

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

4.3 使用 string.push_back() 函数

　　可以使用 string.push_back() 函数来在一个 string 对象后面附加一个字符：

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

五、string 对象的比较

　　在 C 语言中，使用 strcmp、strncmp 函数来进行字符串的比较。在 C++ 中，由于将 string 对象声明为了简单变量，故而对字符串的比较操作十分简单了，直接使用关系运算符（==、!=、<、<=、>、>=）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;
}

　　当然，也可以使用类似 strcmp 的函数来进行 string 对象的比较，string 类提供的是 string.compare() 方法，函数原型如下：

int compare(const string&str) const;

int compare（size_t pos，size_t len，const string&str）const;　　　　// 参数 pos 为比较字符串中第一个字符的位置，len 为比较字符串的长度

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）返回结果小于 0，表示比较字符串中第一个不匹配的字符比源字符串小，或者所有字符都匹配但是比较字符串比源字符串短；

3）返回结果大于 0，表示比较字符串中第一个不匹配的字符比源字符串大，或者所有字符都匹配但是比较字符串比源字符串长。

六、使用 string.substr() 函数来获取子串

　　可以使用 string.substr() 函数来获取子串，string.substr() 函数的定义如下：

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，第一个字符的索引为 0），len 是子串的长度。这个函数的功能是：复制一个 string 对象中从 pos 处开始的 len 个字符到 string 对象 substr 中去，并返回 substr。

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

　　这段代码的输出结果为："lo,Wo"。

七、访问 string 字符串的元素 

　　可以像 C 语言中一样，将 string 对象当做一个数组，然后使用数组下标的方式来访问字符串中的元素；也可以使用 string.at(index) 的方式来访问元素（索引号从 0 开始）：

string str("Hello,World!");
cout << str[1] << endl;　　　　　　// 使用数组下标的方式访问 string 字符串的元素
cout << str.at(1) << endl;　　　　 // 使用 at 索引访问 string 字符串的元素

八、string 对象的查找操作

8.1 使用 string.find() 方法查找字符

　　find 方法的函数原型如下：

1）从字符串的 pos 位置开始（若不指定 pos 的值，则默认从索引 0 处开始），查找子字符串 str。如果找到，则返回该子字符串首次出现时其首字符的索引；否则，返回 string::npos：

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

2）从字符串的 pos 位置开始（若不指定 pos 的值，则默认从索引 0 处开始），查找子字符串 s。如果找到，则返回该子字符串首次出现时其首字符的索引；否则，返回 string::npos：　　

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

 3）从字符串的 pos 位置开始（若不指定 pos 的值，则默认从索引 0 处开始），查找 s 的前 n 个字符组成的子字符串。如果找到，则返回该子字符串首次出现时其首字符的索引；否则，返回 string::npos：

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

 4）从字符串的 pos 位置开始（若不指定 pos 的值，则默认从索引 0 处开始），查找字符 ch 。如果找到，则返回该字符首次出现的位置；否则，返回 string::npos：

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

 　　举个查找子字符串的例子（查找字符的代码与这一样，只需要将 find 函数的参数换成字符即可）：

#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("没有找到字符串
");
        return 0;
    }

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

　　程序输出结果如下：

　　

8.2 string.rfind()

　　string.rfind() 与 string.find() 方法类似，只是查找顺序不一样， string.rfind() 是从指定位置 pos （默认为字符串末尾）开始向前查找，直到字符串的首部，并返回第一次查找到匹配项时匹配项首字符的索引。换句话说，就是查找子字符串或字符最后一次出现的位置。还是以上面的程序为例，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("没有找到字符串
");
        return 0;
    }

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

　　程序输出结果如下：

　　可以看到，rfind 方法是从字符串末开始查找的。

8.3 string.find_first_of()

 　　string.find_first_of() 方法在字符串中从指定位置开始向后（默认为索引 0 处）查找参数中任何一个字符首次出现的位置。举个例子说明：

#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("没有匹配到
");
        return 0;
    }
    else
        cout << "在索引 " << pos << " 处匹配到" << endl;

    return 0;
}

 　　程序输出结果是：在索引 1 处匹配到。所查找的字符串 zywfgat 中，第一次出现在字符串 str 中的字符是 'a'，该字符在 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参数中任何一个字符最后一次出现的位置（也就是从指定位置开始往前查找，第一个出现的位置）。

8.5 string.find_first_not_of()

　　string.find_first_not_of() 方法在字符串中查找第一个不包含在参数中的字符。

8.6 string.find_last_not_of()

　　string.find_last_not_of() 方法在字符串中查找最后一个不包含在参数中的字符（从指定位置开始往前查找，第一个不包含在参数中的字符）。

九、string 对象的插入和删除操作

9.1 使用 string.insert() 进行插入操作

 　　函数原型如下：

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

string＆insert（size_t pos，const string＆str，size_t subpos，size_t sublen）;　// 在位置 pos 处插入字符串 str 的从位置 subpos 处开始的 sublen 个字符

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

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

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

iterator insert (const_iterator p, size_t n, char c);　// 在 p 处插入 n 个字符 c，并返回插入后迭代器的位置

iterator insert (const_iterator p, char c);　　　　　　 // 在 p 处插入字符 c，并返回插入后迭代器的位置

 　　举个例子：

#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

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

    str.insert(10, 5, 'A');        // 在位置 10 处插入 5 个字符 'A'
    cout << str << endl;
    return 0;
}

　　输出结果如下：

9.2 使用 string.erase() 进行元素删除操作

　　函数原型如下：

string& erase (size_t pos = 0, size_t len = npos);　　　// 删除从 pos 处开始的 n 个字符

iterator erase (const_iterator p);　　　　　　　　　　　　// 删除 p 处的一个字符，并返回删除后迭代器的位置

iterator erase (const_iterator first, const_iterator last);　// 删除从 first 到 last 之间的字符，并返回删除后迭代器的位置

 　　举个例子：

#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

int main() 
{
    string str("Hello,World!");
    str.erase(5,6);                    // 删除从索引位置 5 开始的 6 个字符
    cout << "str 为：" << str << endl;

    return 0;
}

 　　关于 erase() 函数的用法可以参考 https://www.cnblogs.com/liyazhou/archive/2010/02/07/1665421.html

十、string 对象的一些其他操作

10.1 使用 getline() 函数来获取 string 输入

string str;

getline(cin,str);    // 从输入流中读取一行数据到 str

10.2 使用 empty() 函数判断字符串是否为空

string str;

if(str.empty()){
    cout << "字符串为空" << endl;  
}

　　string.empty() 函数，若字符串为空，则返回真，否则返回假。

10.3 使用 swap 函数交换两个字符串

#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;
}

参考资料：

C++ Primer Plus（第六版）