C++ string类学习笔记

一、string类简介

C++标准库中的string类提供了强大而灵活的字符串处理功能，位于头文件<string>中。使用string类前需要包含该头文件，并使用using namespace std;以避免每次都写std::string。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

二、string对象的创建与初始化

1. 默认构造函数

创建一个空的字符串对象。

string s1;  // 创建空字符串

2. 用C风格字符串初始化

string s2 = "Hello";  // 直接初始化
string s3("World");   // 构造函数初始化

3. 用另一个string对象初始化

string s4 = s2;       // 拷贝初始化
string s5(s3);        // 拷贝构造

4. 用字符重复初始化

string s6(5, 'a');    // 初始化为"aaaaa"

5. 用子串初始化

string s7(s2, 1, 3);  // 从s2的位置1开始取3个字符，即"ell"

三、string的基本操作

1. 输入输出

string s;
cin >> s;       // 从标准输入读取字符串（遇空格停止）
cout << s;      // 输出字符串
getline(cin, s);// 读取一行，包括空格

2. 字符串拼接

string s1 = "Hello";
string s2 = " World";
string s3 = s1 + s2;  // 拼接为"Hello World"
s1 += s2;            // s1变为"Hello World"

3. 字符串比较

string s1 = "apple";
string s2 = "banana";
if (s1 == s2) {...}   // 相等比较
if (s1 < s2) {...}    // 字典序比较

4. 字符串长度

string s = "Hello";
int len = s.length(); // 或s.size()，返回5
bool empty = s.empty(); // 判断是否为空

四、string的成员函数详解

1. 访问字符

string s = "Hello";
char c = s[0];      // 下标访问，'H'，不检查越界
char c2 = s.at(1);  // at()方法访问，'e'，检查越界

2. 修改字符串

string s = "Hello";
s[0] = 'J';         // 修改单个字符，变为"Jello"
s.append(" World"); // 追加字符串，变为"Jello World"
s.insert(5, ",");   // 在位置5插入逗号，变为"Jello, World"
s.erase(5, 2);      // 从位置5开始删除2个字符，变回"JelloWorld"
s.replace(5, 0, ", "); // 从位置5开始替换0个字符为", "，变为"Jello, World"

3. 查找操作

string s = "Hello World";
size_t pos1 = s.find("World");    // 查找子串，返回6
size_t pos2 = s.find('o');        // 查找字符，返回4
size_t pos3 = s.find("World", 7); // 从位置7开始查找，返回string::npos（未找到）
size_t pos4 = s.rfind('o');       // 反向查找，返回7

4. 子串操作

string s = "Hello World";
string sub1 = s.substr(6, 5);     // 从位置6开始取5个字符，"World"
string sub2 = s.substr(6);        // 从位置6到末尾，"World"

5. 大小写转换

#include <algorithm>
string s = "Hello";
// 转换为小写
transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::tolower); // "hello"
// 转换为大写
transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::toupper); // "HELLO"

6. 其他常用函数

string s = "   Hello   ";
s.trim();             // 移除首尾空格（C++20及以上）
s.clear();            // 清空字符串
s.resize(10, 'x');    // 调整大小为10，不足部分用'x'填充

五、string与C风格字符串的转换

1. string转C风格字符串

string s = "Hello";
const char* cstr = s.c_str();    // 返回const char*
const char* data = s.data();     // C++11起，与c_str()相同

2. C风格字符串转string

const char* cstr = "Hello";
string s = cstr;                // 直接赋值

六、示例程序

下面是一个完整的示例程序，演示了string类的常用操作：

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main() {
    // 创建字符串
    string s1 = "Hello";
    string s2("World");
    string s3 = s1 + " " + s2; // 拼接字符串
    
    // 输出字符串
    cout << "s3: " << s3 << endl;
    
    // 访问和修改字符
    s3[0] = 'h';
    cout << "Modified s3: " << s3 << endl;
    
    // 字符串长度
    cout << "Length of s3: " << s3.length() << endl;
    
    // 查找子串
    size_t pos = s3.find("World");
    if (pos != string::npos) {
        cout << "\"World\" found at position: " << pos << endl;
    }
    
    // 子串操作
    string sub = s3.substr(6, 5);
    cout << "Substring: " << sub << endl;
    
    // 大小写转换
    transform(s3.begin(), s3.end(), s3.begin(), ::toupper);
    cout << "Uppercase s3: " << s3 << endl;
    
    // C风格字符串转换
    const char* cstr = s3.c_str();
    cout << "C-style string: " << cstr << endl;
    
    return 0;
}

七、注意事项

1. string类会自动管理内存，无需手动释放。
2. 使用[]访问字符时不会检查越界，可能导致程序崩溃；建议使用at()方法。
3. 频繁的插入和删除操作可能影响性能，考虑使用stringstream或deque<char>替代。
4. string对象的比较是按字典序进行的。

通过掌握string类的这些操作和函数，你可以更高效地处理字符串相关的编程任务。