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Data-Structure/STL/STL-String/README.md
e2hang c5fcf58332 STL
2025-08-01 00:26:26 +08:00

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std::string 是 C++ 标准模板库STL中的一个非常重要的类用于处理文本字符串。它是 std::basic_string<char> 的 typedef定义在头文件 <string> 中。

下面我为你系统总结 std::string 的所有常用用法和函数,按类别分类,力求全面:


🔹 1. 构造函数

std::string s1;                        // 空字符串
std::string s2("hello");              // 从 C 字符串构造
std::string s3(s2);                   // 拷贝构造
std::string s4(s2, 1, 3);             // 从 s2 的第1个字符起拷贝3个字符 -> "ell"
std::string s5(5, 'x');               // 重复字符 -> "xxxxx"
std::string s6 = {'a','b','c'};       // 用 initializer_list

🔹 2. 赋值和操作符

s1 = "world";
s2 = s1;
s3 = std::move(s1);                   // 移动赋值
s1 += "!";                            // 拼接
std::string s = s2 + s3;

🔹 3. 基本成员函数

s.size();        // 返回长度
s.length();      // 同 size()
s.empty();       // 是否为空
s.clear();       // 清空
s.capacity();    // 当前容量
s.reserve(100);  // 预留容量
s.shrink_to_fit(); // 收缩容量

🔹 4. 访问字符

s[i];            // 下标访问(不检查越界)
s.at(i);         // 带越界检查
s.front();       // 第一个字符
s.back();        // 最后一个字符

🔹 5. 修改字符串

s.insert(pos, "abc");             // 插入字符串
s.insert(pos, 5, 'x');            // 插入5个x
s.erase(pos, len);                // 删除从 pos 起 len 个字符
s.replace(pos, len, "newstr");    // 替换部分内容
s.push_back('c');                 // 追加一个字符
s.pop_back();                     // 移除最后一个字符
s.append("extra");                // 追加字符串
s.swap(s2);                       // 交换两个字符串

🔹 6. 查找字符串

s.find("abc");          // 查找子串,返回位置或 string::npos
s.find("abc", pos);     // 从指定位置起查找
s.rfind("abc");         // 反向查找
s.find_first_of("abc"); // 查找任一字符
s.find_last_of("abc");  // 查找任一字符(从后往前)
s.find_first_not_of(" \n"); // 找第一个不是空格或换行的字符

🔹 7. 子串

s.substr(pos);         // 从 pos 到末尾的子串
s.substr(pos, len);    // 从 pos 起 len 个字符

🔹 8. 比较字符串

s1 == s2;
s1 != s2;
s1 < s2;
s1.compare(s2);         // 返回 <0, =0, >0
s1.compare(pos, len, s2);

🔹 9. C 风格字符串

s.c_str();     // 返回 const char* 指针
s.data();      // 类似 c_str(),但 C++17 起返回非 null 终止的指针

🔹 10. 迭代器

s.begin(); s.end();                 // 正向迭代器
s.rbegin(); s.rend();               // 反向迭代器
const_iterator it = s.cbegin();     // 常量迭代器

🔹 11. 输入输出

std::cin >> s;                      // 读入单词
std::getline(std::cin, s);          // 读入整行(包含空格)
std::cout << s;                     // 输出字符串

🔹 12. 其他函数

s.resize(10);              // 改变字符串长度
s.resize(10, 'x');         // 用'x'填充
std::hash<std::string>{}(s); // 获取哈希值

🔹 13. C++20 增强

在 C++20 中,std::string 支持了 Ranges、starts_with()ends_with() 等:

s.starts_with("http");   // 是否以 http 开头
s.ends_with(".com");     // 是否以 .com 结尾

🔹 14. 和 C 字符串兼容

const char* cstr = s.c_str(); // 可用于 C 函数如 printf("%s", s.c_str())
std::string(some_c_str);      // 从 C 字符串构造

🔹 15. 字符串与数字转换

int i = std::stoi("123");
double d = std::stod("3.14");
std::string s = std::to_string(42);

如需我帮你整理成一份笔记或 Markdown 文件,也可以告诉我!你也可以提你最常用的用法,我帮你列举示例。

std::stringC-style string (cstring) 是 C++ 中处理字符串的两种主要方式,它们的 区别与联系 如下。


🧠 一句话总结:

std::string 是 C++ 的高级封装,cstring 是 C 语言风格的低级字符数组。


🔍 一、基本概念对比

特性 C-style string (cstring) std::string
本质 字符数组(如 char[])以 \0 结尾 类模板 std::basic_string<char>
所属 C 标准库 <cstring> C++ 标准库 <string>
内存管理 需手动管理(如 newstrcpy 自动管理RAII
长度 strlen() 计算 s.length()
操作 strcpy()strcat()strcmp() 等函数操作 用成员函数 .append().substr().compare()
安全性 易越界、易内存泄露 更安全
可变性 必须预留空间 动态扩展
推荐 适合底层接口、嵌入式等 推荐用于现代 C++ 开发

📦 二、cstring 提供了哪些函数(头文件 <cstring>

函数名 说明
strlen(const char*) 计算字符串长度(不包括\0
strcpy(char*, const char*) 拷贝字符串
strncpy(char*, const char*, size_t) 安全拷贝
strcat(char*, const char*) 字符串拼接
strcmp(const char*, const char*) 比较字符串
strncmp(const char*, const char*, size_t) 比较前 n 个字符
strchr(const char*, char) 查找字符首次出现
strrchr(const char*, char) 查找字符最后一次出现
strstr(const char*, const char*) 查找子串首次出现
memcpy(void*, const void*, size_t) 内存拷贝
memset(void*, int, size_t) 内存初始化
memcmp(const void*, const void*, size_t) 内存比较

⚠️ 注意:这些函数不会检查数组越界,必须手动保证空间足够!


🎁 三、std::string 提供了哪些成员函数(头文件 <string>

详见我上一个回答,但可以再快速总结:

  • 构造 / 赋值:std::string s("abc");
  • 长度:s.length(), s.empty()
  • 访问:s[i], s.at(i)
  • 修改:s += "abc", s.insert(), s.erase(), s.replace()
  • 查找:s.find("abc"), s.substr()
  • 比较:s1 == s2, s.compare()
  • 迭代器:begin(), end()
  • 与 cstring 转换:s.c_str()

🔁 四、二者之间的联系与转换

std::stringcstring

std::string s = "hello";
const char* cstr = s.c_str();  // 注意:是 const char*

⚠️ 不可以对 cstr 写入内容。c_str() 返回的内存由 std::string 管理。

cstringstd::string

const char* cstr = "world";
std::string s = cstr;

💥 五、示例比较

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <string>

int main() {
    // C-style string
    char a[20] = "Hello";
    strcat(a, " World");  // 注意要有足够空间
    std::cout << a << std::endl;

    // std::string
    std::string s = "Hello";
    s += " World";        // 更安全简洁
    std::cout << s << std::endl;

    // 转换
    const char* cstr = s.c_str(); // std::string → cstring
    std::string s2 = cstr;        // cstring → std::string
}

六、什么时候用哪个?

场景 推荐用法
日常开发 std::string(更安全易用)
与 C 接口交互(如 printf, fopen 使用 std::string.c_str()
内存受限嵌入式环境 cstring
学习 C 语言基础 cstring

如你需要我可以给出一份“对比总结笔记表格Markdown/LaTeX/PDF”或演示更复杂转换例子。要吗