从入门到精通：C++ STL string 类详解

后端

2023-11-23 09:13:33

作为一名初学 C++ 的程序员，掌握 STL string 类至关重要。在这个全面的指南中，我们将深入探讨 string 类的各个方面，从其必要性到其强大的功能。

一、为什么学习 string 类

1.1 C 语言中的字符串

在 C 语言中，字符串是使用以空字符 '\0' 结尾的字符数组来表示的。虽然这是一种简单且低级的表示方式，但它存在一些局限性。例如，确定字符串长度需要遍历整个数组，并且在修改字符串时容易出现缓冲区溢出等错误。

1.2 字符串在 OJ 面试中

在线评测系统 (OJ) 面试中，字符串处理问题非常普遍。掌握 string 类可以帮助你轻松解决这些问题，避免在字符串操作上浪费宝贵的时间。

二、标准库中的 string 类

2.1 string 介绍

string 类是 C++ 标准模板库 (STL) 中的一个容器类，专门用于表示和操作字符串。它提供了比 C 语言中原始字符数组更强大的功能和更高级别的抽象。

2.2 编码格式

string 类采用 UTF-8 编码格式，支持多字节字符集。这意味着 string 可以存储和处理各种语言中的字符，包括汉字、日文假名和韩文。

三、string 类常用接口

string 类提供了丰富的接口，涵盖各种字符串操作需求。以下是其常用接口的简要介绍：

构造函数 ：创建 string 对象，可指定初始化字符串或其他 string 对象。
赋值操作符 ：修改现有 string 对象的内容。
+= 操作符 ：将另一个字符串追加到现有字符串的末尾。
大小操作 ：获取字符串长度、容量和最大容量。
字符访问 ：获取或设置字符串中特定位置的字符。
查找操作 ：搜索子字符串、字符或特定模式。
修改操作 ：插入、删除、替换或修改字符串中的字符。
比较操作 ：比较两个字符串的相等性或字典序。

四、深入探索 string 类的强大功能

4.1 字符串拼接和连接

string 类可以通过 +、+= 和 append 方法轻松地拼接或连接多个字符串。这些操作高效且便捷，即使处理大型字符串也毫不费力。

4.2 子字符串操作

string 类提供了强大的子字符串操作功能。substr、find 和 find_first_of 方法使你可以轻松地提取、定位和搜索字符串中的特定部分。

4.3 字符串流操纵

string 类可以与流操作符 << 和 >> 一起使用，从而可以方便地从输入流（例如 cin）读取字符串，或将字符串写入输出流（例如 cout）。

4.4 正则表达式支持

string 类可以通过 regex 库与正则表达式集成。这使得你可以使用正则表达式来执行复杂的字符串匹配和替换操作。

五、示例用法

让我们通过一些示例来看看 string 类的实际应用：

示例 1：字符串拼接

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
  string s1 = "Hello";
  string s2 = "World";

  // 拼接字符串
  string s3 = s1 + " " + s2;

  // 输出结果
  cout << s3 << endl;  // 输出：Hello World

  return 0;
}

示例 2：子字符串提取

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
  string s = "This is a sample string";

  // 提取子字符串
  string sub = s.substr(5, 10);

  // 输出结果
  cout << sub << endl;  // 输出：is a sampl

  return 0;
}

示例 3：字符串流操纵

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main() {
  string s;

  // 从输入流读取字符串
  getline(cin, s);

  // 输出字符串
  cout << "你输入的字符串是：" << s << endl;

  return 0;
}