C++之string型別詳解

之所以拋棄char*的字串而選用C++標準程式庫中的string類，是因為他和前者比較起來，不必擔心記憶體是否足夠、字串長度等等，而且作為一個泛型類出現，他整合的操作函式足以完成我們大多數情況下(甚至是100%)的需要。我們可以用 = 進行賦值操作，== 進行比較，+ 做串聯（是不是很簡單?）。我們儘可以把它看成是C++的基本資料型別。

C++中對於strinig的定義為：typedef basic_string string; 也就是說C++中的string類是一個泛型類，由模板而例項化的一個標準類，本質上不是一個標準資料型別。

好了，進入正題………
首先，為了在我們的程式中使用string型別，我們必須包含標頭檔案 。如下：
#include //注意這裡不是string.h string.h是C字串標頭檔案

using namespace std; //此語句必不可少，否則有的編譯器無法識別

1．宣告一個C++字串

宣告一個字串變數很簡單：
string Str;
這樣我們就宣告瞭一個字串變數，但既然是一個類，就有建構函式和解構函式。上面的宣告沒有傳入引數，所以就直接使用了string的預設的建構函式，這個函式所作的就是把Str初始化為一個空字串。String類的建構函式和解構函式如下：

a)    string s;  //生成一個空字串s
b)    string s(str) //拷貝建構函式 生成str的複製品
c)    string s(str,stridx) //將字串str內“始於位置stridx”的部分當作字串的初值
d)    string s(str,stridx,strlen) //將字串str內“始於stridx且長度頂多strlen”的部分作為字串的初值
e)    string s(cstr) //將C字串作為s的初值
f)    string s(chars,chars_len) //將C字串前chars_len個字元作為字串s的初值。
g)    string s(num,c) //生成一個字串，包含num個c字元
h)    string s(beg,end) //以區間beg;end(不包含end)內的字元作為字串s的初值
i)    s.~string() //銷燬所有字元，釋放記憶體

都很簡單，我就不解釋了。

2．字串操作函式

這裡是C++字串的重點，我先把各種操作函式羅列出來，不喜歡把所有函式都看完的人可以在這裡找自己喜歡的函式，再到後面看他的詳細解釋。

a) =,assign()   //賦以新值
b) swap()  //交換兩個字串的內容
c) +=,append(),push_back() //在尾部新增字元
d) insert() //插入字元
e) erase() //刪除字元
f) clear() //刪除全部字元 
g) replace() //替換字元
h) + //串聯字串
i) ==,!=,<,<=,>,>=,compare()  //比較字串
j) size(),length()  //返回字元數量
k) max_size() //返回字元的可能最大個數
l) empty()  //判斷字串是否為空
m) capacity() //返回重新分配之前的字元容量
n) reserve() //保留一定量記憶體以容納一定數量的字元
o) [ ], at() //存取單一字元
p) >>,getline() //從stream讀取某值
q) <<  //將謀值寫入stream
r) copy() //將某值賦值為一個C_string
s) c_str() //將內容以C_string返回
t) data() //將內容以字元陣列形式返回
u) substr() //返回某個子字串
v)查詢函式
w)begin() end() //提供類似STL的迭代器支援
x) rbegin() rend() //逆向迭代器
y) get_allocator() //返回配置器

下面詳細介紹：
2．1 C++字串和C字串的轉換
C++提供的由C++字串得到對應的C_string的方法是使用data()、c_str()和copy()，其中，data()以字元陣列的形式返回字串內容，但並不新增’\0’。c_str()返回一個以‘\0’結尾的字元陣列，而copy()則把字串的內容複製或寫入既有的c_string或字元陣列內。C++字串並不以’\0’結尾。我的建議是在程式中能使用C++字串就使用，除非萬不得已不選用c_string。由於只是簡單介紹，詳細介紹掠過，誰想進一步瞭解使用中的注意事項可以給我留言(到我的收件箱)。我詳細解釋。
2．2 大小和容量函式
一個C++字串存在三種大小：a)現有的字元數，函式是size()和length()，他們等效。Empty()用來檢查字串是否為空。b)max_size() 這個大小是指當前C++字串最多能包含的字元數，很可能和機器本身的限制或者字串所在位置連續記憶體的大小有關係。我們一般情況下不用關心他，應該大小足夠我們用的。但是不夠用的話，會丟擲length_error異常c)capacity()重新分配記憶體之前 string所能包含的最大字元數。這裡另一個需要指出的是reserve()函式，這個函式為string重新分配記憶體。重新分配的大小由其引數決定，預設引數為0，這時候會對string進行非強制性縮減。

還有必要再重複一下C++字串和C字串轉換的問題，許多人會遇到這樣的問題，自己做的程式要呼叫別人的函式、類什麼的（比如資料庫連線函式Connect(char*,char*)），但別人的函式引數用的是char形式的，而我們知道，c_str()、data()返回的字元陣列由該字串擁有，所以是一種const char,要想作為上面提及的函式的引數，還必須拷貝到一個char*,而我們的原則是能不使用C字串就不使用。那麼，這時候我們的處理方式是：如果此函式對引數(也就是char*)的內容不修改的話，我們可以這樣Connect((char*)UserID.c_str(), (char*)PassWD.c_str()),但是這時候是存在危險的，因為這樣轉換後的字串其實是可以修改的（有興趣地可以自己試一試），所以我強調除非函式呼叫的時候不對引數進行修改，否則必須拷貝到一個char上去。當然，更穩妥的辦法是無論什麼情況都拷貝到一個char上去。同時我們也祈禱現在仍然使用C字串進行程式設計的高手們（說他們是高手一點兒也不為過，也許在我們還穿開襠褲的時候他們就開始程式設計了，哈哈…）寫的函式都比較規範，那樣我們就不必進行強制轉換了。

2．3元素存取
我們可以使用下標操作符[]和函式at()對元素包含的字元進行訪問。但是應該注意的是操作符[]並不檢查索引是否有效（有效索引0~str.length()），如果索引失效，會引起未定義的行為。而at()會檢查，如果使用at()的時候索引無效，會丟擲out_of_range異常。
有一個例外不得不說，const string a;的操作符[]對索引值是a.length()仍然有效，其返回值是’\0’。其他的各種情況，a.length()索引都是無效的。舉例如下：

const string Cstr(“const string”);
string Str(“string”);

Str[3];    //ok
Str.at(3);  //ok

Str[100]; //未定義的行為
Str.at(100);  //throw out_of_range

Str[Str.length()]  //未定義行為
Cstr[Cstr.length()] //返回 ‘\0’
Str.at(Str.length());//throw out_of_range
Cstr.at(Cstr.length()) throw out_of_range

我不贊成類似於下面的引用或指標賦值：

char& r=s[2];
char* p= &s[3];

因為一旦發生重新分配，r,p立即失效。避免的方法就是不使用。

2．4比較函式
C++字串支援常見的比較操作符（>,>=,<,<=,==,!=），甚至支援string與C-string的比較(如 str<”hello”)。在使用>,>=,<,<=這些操作符的時候是根據“當前字元特性”將字元按字典順序進行逐一得比較。字典排序靠前的字元小，比較的順序是從前向後比較，遇到不相等的字元就按這個位置上的兩個字元的比較結果確定兩個字串的大小。同時，string(“aaaa”)
另一個功能強大的比較函式是成員函式compare()。他支援多引數處理，支援用索引值和長度定位子串來進行比較。他返回一個整數來表示比較結果，返回值意義如下：0-相等〉0-大於 <0-小於。舉例如下：

    string s(“abcd”);
    
    s.compare(“abcd”); //返回0
    s.compare(“dcba”); //返回一個小於0的值
    s.compare(“ab”); //返回大於0的值
    
s.compare(s); //相等
    s.compare(0,2,s,2,2); //用”ab”和”cd”進行比較 小於零
    s.compare(1,2,”bcx”,2); //用”bc”和”bc”比較。

怎麼樣？功能夠全的吧！什麼？還不能滿足你的胃口？好吧，那等著，後面有更個性化的比較演算法。先給個提示，使用的是STL的比較演算法。什麼？對STL一竅不通？靠，你重修吧！

2．5 更改內容
這在字串的操作中佔了很大一部分。
首先講賦值，第一個賦值方法當然是使用操作符=，新值可以是string(如：s=ns) 、c_string(如：s=”gaint”)甚至單一字元（如：s=’j’）。還可以使用成員函式assign()，這個成員函式可以使你更靈活的對字串賦值。還是舉例說明吧：

s.assign(str); //不說
s.assign(str,1,3);//如果str是”iamangel” 就是把”ama”賦給字串
s.assign(str,2,string::npos);//把字串str從索引值2開始到結尾賦給s
s.assign(“gaint”); //不說
s.assign(“nico”,5);//把’n’ ‘I’ ‘c’ ‘o’ ‘\0’賦給字串
s.assign(5,’x’);//把五個x賦給字串
把字串清空的方法有三個：s=””;s.clear();s.erase();(我越來越覺得舉例比說話讓別人容易懂！)。
string提供了很多函式用於插入（insert）、刪除（erase）、替換（replace）、增加字元。
先說增加字元（這裡說的增加是在尾巴上），函式有 +=、append()、push_back()。舉例如下：
s+=str;//加個字串
s+=”my name is jiayp”;//加個C字串
s+=’a’;//加個字元

s.append(str);
s.append(str,1,3);//不解釋了 同前面的函式引數assign的解釋
s.append(str,2,string::npos)//不解釋了

s.append(“my name is jiayp”);
s.append(“nico”,5);
s.append(5,’x’);

s.push_back(‘a’);//這個函式只能增加單個字元 對STL熟悉的理解起來很簡單

也許你需要在string中間的某個位置插入字串，這時候你可以用insert()函式，這個函式需要你指定一個安插位置的索引，被插入的字串將放在這個索引的後面。

s.insert(0,”my name”);
s.insert(1,str);

這種形式的insert()函式不支援傳入單個字元，這時的單個字元必須寫成字串形式(讓人噁心)。既然你覺得噁心，那就不得不繼續讀下面一段話：為了插入單個字元，insert()函式提供了兩個對插入單個字元操作的過載函式：insert(size_type index,size_type num,chart c)和insert(iterator pos,size_type num,chart c)。其中size_type是無符號整數，iterator是char*,所以，你這麼呼叫insert函式是不行的：insert(0,1,’j’);這時候第一個引數將轉換成哪一個呢？所以你必須這麼寫：insert((string::size_type)0,1,’j’)！第二種形式指出了使用迭代器安插字元的形式，在後面會提及。順便提一下，string有很多操作是使用STL的迭代器的，他也儘量做得和STL靠近。
刪除函式erase()的形式也有好幾種（真煩！），替換函式

replace()也有好幾個。舉例吧：
string s=”il8n”;
s.replace(1,2,”nternationalizatio”);//從索引1開始的2個替換成後面的C_string
s.erase(13);//從索引13開始往後全刪除
s.erase(7,5);//從索引7開始往後刪5個

2．6提取子串和字串連線

題取子串的函式是：substr(),形式如下：

s.substr();//返回s的全部內容
s.substr(11);//從索引11往後的子串
s.substr(5,6);//從索引5開始6個字元

把兩個字串結合起來的函式是+。

2．7輸入輸出操作

1．>> 從輸入流讀取一個string。
2．<< 把一個string寫入輸出流。

另一個函式就是getline(),他從輸入流讀取一行內容，直到遇到分行符或到了檔案尾。

2．8搜尋與查詢
查詢函式很多，功能也很強大，包括了：

find()
rfind()
find_first_of()
find_last_of()
find_first_not_of()
find_last_not_of()

這些函式返回符合搜尋條件的字元區間內的第一個字元的索引，沒找到目標就返回npos。所有的函式的引數說明如下：
第一個引數是被搜尋的物件。第二個引數（可有可無）指出string內的搜尋起點索引，第三個引數（可有可無）指出搜尋的字元個數。比較簡單，不多說不理解的可以向我提出，我再仔細的解答。當然，更加強大的STL搜尋在後面會有提及。
最後再說說npos的含義，string::npos的型別是string::size_type,所以，一旦需要把一個索引與npos相比，這個索引值必須是string::size)type型別的，更多的情況下，我們可以直接把函式和npos進行比較（如：if(s.find(“jia”)==string::npos)）。
第二部分是關於C++字串對迭代器的支援的，視大家的需要我將寫出來（意思就是不需要就算了，我樂得輕省，哈哈…）。
好了，大概的對string型別進行了闡述，希望起到拋磚引玉的作用，讓初學者對string有個瞭解而不必已開始就面對複雜的內部結構和無數個注意事項。對字串更詳細地講解有很多參考書，其實我的內容也是從C++標準程式庫得來的，加上幾句自己的看法，所以要感謝這本書的作者和譯者。任何人對本文進行引用都要標明作者是Nicolai M.Josuttis 譯者是侯捷/孟巖。不過不要提及我，任何觀點的錯誤都與我無關（除了這裡邊體現我主觀想法的幾句話，也就那幾句話）。

string 函式列表

函式名	描述
begin	得到指向字串開頭的Iterator
end	得到指向字串結尾的Iterator
rbegin	得到指向反向字串開頭的Iterator
rend	得到指向反向字串結尾的Iterator
size	得到字串的大小
length	和size函式功能相同
max_size	字串可能的最大大小
capacity	在不重新分配記憶體的情況下，字串可能的大小
empty	判斷是否為空
operator[]	取第幾個元素，相當於陣列
c_str	取得C風格的const char* 字串
data	取得字串內容地址
operator=	賦值操作符
reserve	預留空間
swap	交換函式
insert	插入字元
append	追加字元
push_back	追加字元
operator+=	+= 操作符
erase	刪除字串
clear	清空字元容器中所有內容
resize	重新分配空間
assign	和賦值操作符一樣
replace	替代
copy	字串到空間
find	查詢
rfind	反向查詢
find_first_of	查詢包含子串中的任何字元，返回第一個位置
find_first_not_of	查詢不包含子串中的任何字元，返回第一個位置
find_last_of	查詢包含子串中的任何字元，返回最後一個位置
find_last_not_of	查詢不包含子串中的任何字元，返回最後一個位置
substr	得到字串
compare	比較字串
operator+	字串連結
operator==	判斷是否相等
operator!=	判斷是否不等於
operator<</td>	判斷是否小於
operator>>	從輸入流中讀入字串
operator<<	字串寫入輸出流
getline	從輸入流中讀入一行