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【C++】string类完全解析与实战指南

ai 2025/9/6 3:19:49

0. 官方文档

string类的文档介绍：https://cplusplus.com/reference/string/string/?kw=string

c++文档参考网站（查文档常用）：https://cplusplus.com

c++官方网站：https://en.cppreference.com/w/

1. string 类简介

  1. string是表示字符串的字符串类

  2. 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。

  3. string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator>

string;

  1. 不能操作多字节或者变长字符的序列。

注意：在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std;

2. string类的构造函数

    函数名                             功能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cstring(const string & s) （重点） // 拷贝构造函数

示例代码：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;int main() {string s1;          // 1. 默认构造，构造一个空字符串 ""string s2("hello"); // 2. 用C风格字符串构造string s3("hello", 2); // 3. 用字符串"hello"的前2个字符"he"构造string s4(s2);      // 4. 拷贝构造，s4是s2的副本string s5(s2, 1, 2); // 5. 从s2的下标1开始，截取2个字符，得到"el"string s6(s2, 1);   // 6. 从s2的下标1开始，截取到末尾，得到"ello"string s7(10, 'a'); // 7. 构造一个包含10个字符'a'的字符串// 可以通过cout输出各个字符串s1 = s7; // 8. 使用赋值运算符重载cout << s1 << endl;return 0;
}

3. 遍历与迭代器

有多种方法可以遍历和修改string中的字符。

3.1 下标 [] 遍历

最常用和直观的方式，像操作数组一样操作string。

void test_string2() {string s1("hello");s1 += ' ';s1 += "world"; // s1 变为 "hello world"// 写操作：每个字符的ASCII值+1for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i) {s1[i] += 1;}// 读操作for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i) {cout << s1[i] << " ";}cout << endl;
}

3.2 迭代器 (Iterator)

迭代器提供了另一种遍历容器的方式，行为类似指针。

// 写操作
string::iterator it = s1.begin();
while (it != s1.end()) {*it -= 1; // 将之前+1的操作还原++it;
}// 读操作
it = s1.begin();
while (it != s1.end()) {cout << *it << " ";++it;
}
cout << endl;

3.3 范围for循环 (Range-based for loop)

C++11引入的语法糖，代码简洁，底层由编译器转换为迭代器实现。

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

3.4 其他迭代器

迭代器分为正向/反向、const/非const。const迭代器用于确保不修改数据。

int string2int(const string& str) {int val = 0;// const_iterator 用于只读遍历string::const_iterator it = str.begin();while (it != str.end()) {// *it = 'a'; // 错误！不能通过const_iterator修改值val = val * 10 + (*it - '0');++it;}return val;
}void test_string3() {string s1("hello world");// 反向迭代器，用于倒序遍历string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();while (rit != s1.rend()) {cout << *rit << " ";++rit;}cout << endl;string nums("12345");cout << string2int(nums) << endl; // 输出 12345
}

迭代器分类

  • 方向：正向、反向

  • 属性：非const、const

排列组合共有4种迭代器，上面的代码只有三种，没有展示反向const迭代器。

反向const迭代器：

string::const_reverse_iterator rit = str.rbegin();

4. string 容量操作

4.1 基本常用接口

string类提供了管理底层存储空间的函数。

void test_string4()
{string s1("hello world");string s2("hello");// size：字符串长度cout << s1.size() << endl;                // 11cout << s2.size() << endl;                // 5// length 也是获取字符串长度接口，但比较老了，现在一般使用 size 接口cout << s1.length() << endl;        // 11cout << s2.length() << endl;        // 5// 这个接口只会返回 9223372036854775807 ，当前编译环境下整形的最大值，在实际中没有什么意义cout << s1.max_size() << endl;        // 9223372036854775807cout << s2.max_size() << endl;        // 9223372036854775807// 获取 capacity// 实际上开出的空间是 capacity() 的返回值+1，多出来的一个字节的空间要装'\0'cout << s1.capacity() << endl;        // 15（实际是16）cout << s2.capacity() << endl;        // 15（实际是16）// string 类对象增长后会对原空间进行扩容s1 += "111111";cout << s1.size() << endl;                // 17cout << s1.capacity() << endl;        // 31// clear：清掉所有字符，但对象的 capacity 不会变，空间不会被释放s1.clear();cout << s1.size() << endl;                // 0cout << s1.capacity() << endl;        // 31
}

我们可以编写代码查看 string 类对象在扩容时的 capacity 变化

void TestPushBack()
{string s;size_t sz = s.capacity();cout << "s grow:\n";for (int i = 0; i < 100; ++i){s.push_back('c');if (sz != s.capacity()){sz = s.capacity();cout << "capacity changed: " << sz << endl;}}
}

由上图打印结果可以看出，每次扩容基本上是之前容量的1.5倍大小。

4.2 reserve 扩容空间

reserve(n) 可以指定扩容至少容纳 n 个字符的内存，避免多次扩容，提高效率。

void TestPushBack() {string s;s.reserve(100); // 提前分配足够空间（可能比100稍大）size_t sz = s.capacity();cout << "capacity: " << sz << endl; // 111 (实际分配值)// ... 后续插入100个字符将不会再发生扩容 ...
}

如下图打印结果所示，将capacity扩容至100之后就没有再发生过扩容：

        但实际中 reserve 不会指定多少就扩容到多少，而是会取整，string 需要考虑内存对齐。如上图所示，实际 capacity 扩容至 111（加上'\0'就是112）

4.3 resize 调整大小

resize(n) 改变字符串的 size()。如果 n > size()，多出的部分会用空字符('\0')或指定字符填充；如果 n < size()，则截断字符串。

void test_string5() {string s("hello world");s.resize(5);            // 截断，s变为"hello"cout << s << endl;s.resize(20, 'x');      // 扩容并填充'x'，s变为"helloxxxxxxxxxxxxxxx"cout << s << endl;
}

5. string 修改操作

string类支持多种添加和删除内容的方式。

void test_string6() {string s;// 尾插字符s.push_back('x');// 尾插字符串s.append("123456");// 更常用的尾插方式：运算符重载 +=s += 'y';s += "654321";cout << s << endl; // x123456y654321// 任意位置插入s.insert(s.begin(), '0'); // 在开头插入字符'0's.insert(2, "2");         // 在下标2的位置插入字符串"2"cout << s << endl; // 02x123456y654321// 删除s.erase(2, 3); // 从下标2开始，删除3个字符cout << s << endl; // 023456y654321
}

        注意：虽然 string 重载了 + 运算符，但 s1 = s2 + s3; 是传值返回，会产生临时对象的拷贝，效率较低。频繁拼接字符串应优先使用 +=。

6. string 字符串操作

6.1 c_str 获取C风格字符串

返回字符串的首地址，C语言的字符串，字符串末尾有一个 '\0'

// c_str
string s1 = "aRainRainRain";
const char* str = s1.c_str();
while (*str)
{cout << *str << " ";++str;
}
cout << endl;s1 += '\0'; // string可以包含'\0'
s1 += "world";
cout << s1 << endl;         // 输出: aRainRainRain world (string对象完整内容)
cout << s1.c_str() << endl; // 输出: aRainRainRain (遇到内部的'\0'即终止)

6.2 find / rfind / substr - 查找与子串

  • find(str, pos): 从 pos 开始向前查找子串 str，返回其起始位置，找不到则返回 string::npos。

  • rfind(str, pos): 从 pos 开始向后查找，返回找到元素的下标。

  • substr(pos, len): 从 pos 开始，截取长度为 len 的子串，返回这个子串（string 对象）。

void test_string8()
{string s1 = "string.cpp";string s2 = "string.c";string s3 = "string.txt";// find + npos：从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符再字符串中的位置，找不到返回npos// rfind：从字符串pos位置开始往前找字符c// substr：在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回size_t pos1 = s1.find('.');        // 找到返回下标，找不到返回nposif (pos1 != string::npos){cout << pos1 << endl;cout << s1.substr(pos1) << endl;}size_t pos2 = s2.find('.');        // 找到返回下标，找不到返回nposif (pos2 != string::npos){cout << pos2 << endl;cout << s2.substr(pos2) << endl;}size_t pos3 = s3.find('.');        // 找到返回下标，找不到返回nposif (pos3 != string::npos){cout << pos3 << endl;cout << s3.substr(pos3) << endl;}
}

利用这些接口，我们可以轻松分离一个网址的协议、域名、资源名称：

void split_url(const string& url)
{// 分离协议 域名 资源名称// 例：https://cplusplus.com/reference/string/string/?kw=stringsize_t i1 = url.find(':');if (i1 != string::npos){// 取出协议cout << url.substr(0, i1) << endl;}size_t i2 = url.find('/', i1 + 3);        // 从i1+3位置开始往后找if (i2 != string::npos){// 取出域名cout << url.substr(i1 + 3, i2 - (i1 + 3)) << endl;}// 取出资源名称// substr只给一个参数就是从pos位置往后截取到字符串结尾cout << url.substr(i2 + 1) << endl;
}
int main()
{string cpp_url("https://cplusplus.com/reference/string/string/?kw=string");split_url(cpp_url);return 0;
}

6.3 string 字符串比较

        可以直接使用比较运算符 (==, !=, <, <=, >, >=) 来比较两个string对象，或一个string对象和一个C风格字符串。比较规则是字典序。

（字典序：从第一个字符开始比较 ascii 值，相同则比较下一个，直到结束）

void test_string9()
{string s2("abcd");string s3("bbcd");cout << (s2 < s3) << endl;        // Truecout << (s2 < "bbed") << endl;        // Turecout << ("abcd" <= "ffcd") << endl;        // True
}

http://www.xdnf.cn/news/19802.html

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