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C++从入门到实战（十五）String（上）介绍STL与String的关系，为什么有string类，String有什么用

news 来源：原创 2025/6/23 22:57:38

C++从入门到实战（十五）String（上）

前言
一、STL与String的关系
- 1. STL 是什么？
- 2. String 是什么？
- 3. String 与 STL 的关系
二、为什么有string类，有什么用
- 1. 为什么需要 string 类？
- 2. string 类的核心作用：
- 3. string 类的其他能力：（后面会详细讲，现在看一下就好）
- 4. 和 C风格字符串对比
三、auto和范围for
- 1. auto 关键字：
- - 1.1 基本用法
  - 1.2 细节注意
  - 1.3 与Python的对比
- 2. 范围for循环：
- - 2.1 基本语法
  - 2.2 修改元素：用引用
- 3. 适用范围
- - （1）适用场景
  - - 1. STL容器（如 vector、list、map 等）
    - 2. 普通数组（静态/动态）
    - 3. 字符串（`std::string` 或 C风格字符串）
    - 4. 初始化列表（临时构造的集合）
  - （2）不适用场景（了解就好）
  - - 1. 需要索引时
    - 2. 动态修改容器大小
    - 3. 通过指针访问的数组
    - 4. 不支持迭代器的自定义类型
  - （3）关键细节
  - - 1. 修改元素：用引用 &
    - 2. 避免拷贝：用 const auto&
    - 3. 底层原理

前言

在前面的博客中，我们已经探讨了 C++ 的类和对象、内存管理、模板等重要概念。
从本篇开始，我们将进入 C++ 的另一个重要阶段 —— 标准模板库（STL）的学习。STL 是 C++ 强大的工具集，它提供了各种容器、算法和迭代器，极大地提高了代码的复用性和开发效率。
在上一篇博客中，我们介绍了 STL 的基本概念和组成部分。这篇博客，我们将着重介绍STL与String的关系，为什么有string类，String有什么用。

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一、STL与String的关系

一句话总结：string是 STL 提供的、专门用来高效处理字符串的 “容器类”，既具备 STL 容器的通用特性（迭代器、动态内存等），又针对字符串操作做了专属优化

在这里插入图片描述

1. STL 是什么？

STL是C++标准库的核心组件，提供了一套通用的模板类和函数，用于处理各种数据结构（如数组、链表、栈、队列等）和算法（如排序、查找等）。
类比：STL就像一个“工具箱”，里面有各种“工具”（容器、算法、迭代器等），可以直接拿来用。

2. String 是什么？

String是STL中的一个容器类，专门用于处理字符串（文本数据）。它封装了字符数组，提供了更方便的操作方法（如拼接、查找、替换等）。
类比：String就像“工具箱”里的“螺丝刀”，是专门用来拧螺丝（处理字符串）的工具。

3. String 与 STL 的关系

String 是 STL 容器的一种：STL包含多种容器（如vector、list、map），而string是其中专门处理文本的容器。
共享 STL 的特性：
- 动态管理内存：无需手动分配/释放内存，如string s = "hello";。
- 支持迭代器：可以像遍历数组一样遍历字符串（如s.begin()、s.end()）。
- 丰富的方法：如s.length()、s.substr()、s.find()等。

二、为什么有string类，有什么用

1. 为什么需要 string 类？

生活场景：
假设你是老师，要记录学生的姓名。如果没有 string，你得用 C风格字符数组（像用便签纸记录）：

char name[100];  // 必须提前指定最大长度（比如最多100个字符）

但现实中，名字长度不一（有人叫"张三"，有人叫"阿卜杜勒·拉赫曼"），用固定长度的数组会遇到两个问题：

问题1：长度不够（比如名字超过100个字符），数组会越界（像便签纸写不下，字会挤到外面）。
问题2：长度浪费（比如名字只有3个字符，却占了100个位置）。

而 string 类就像一个自动伸缩的便签纸，你写多少字，它就自动扩展多长，完美解决上述问题！

2. string 类的核心作用：

#include <string>  // 使用string必须包含这个头文件std::string name = "阿卜杜勒·拉赫曼";  // 无需指定长度，自动适应内容

优势1：无需关心内存大小，随便存多长的字符串。
优势2：无需手动释放内存，用起来更安全（不会忘记释放导致内存泄漏）。

3. string 类的其他能力：（后面会详细讲，现在看一下就好）

生活场景：
假设你要给学生分组，需要把姓和名拼起来（比如"张" + “三” → “张三”），或者判断名字是否包含"小"字。

用 string 类，这些操作就像玩积木一样简单：

std::string first = "张";
std::string last = "三";// 1. 拼接字符串（积木拼接）
std::string fullName = first + last;  // "张三"// 2. 获取长度（量积木长度）
int len = fullName.length();  // 2// 3. 判断是否包含子串（找积木中的特定小块）
bool hasXiao = fullName.find("小") != std::string::npos;  // false// 4. 替换部分内容（替换积木的某一块）
fullName.replace(0, 1, "李");  // "张三" → "李三"// 5. 截取子串（从积木中拆出一部分）
std::string sub = fullName.substr(0, 1);  // "李"

4. 和 C风格字符串对比

操作	C风格字符数组 (`char[]`)	C++ `string` 类
初始化	`char name[10] = "张三";`	`std::string name = "张三";`
拼接	`strcat(name, "三");`（需确保数组足够大）	`name += "三";`（自动扩展）
获取长度	`strlen(name);`（需遍历数组）	`name.length();`（O(1) 时间复杂度）
复制	`strcpy(dest, src);`（需手动管理内存）	`dest = src;`（自动处理）
安全性	容易越界，导致程序崩溃	自动管理内存，不会越界

总结

自动伸缩：不用操心内存大小，随便存多长的内容。
操作简单：拼接、查找、替换等功能直接用，像搭积木一样方便。
安全可靠：不会越界，不会忘记释放内存，程序更稳定。
以后写代码遇到字符串，直接用 string！除非特殊场景（如性能要求极高、和C语言交互），否则完全不需要用 char[]。

三、auto和范围for

在正式开始之前我们需要详细讲解auto和范围for，以帮助我们后续的理解string

1. auto 关键字：

生活场景：
假设你是餐厅服务员，客人点了一杯“饮料”（没说具体是什么）。你不用纠结，直接根据客人的语气和场景猜：

如果客人说“来杯冰的！” → 可能是“冰可乐”。
如果客人说“要热的！” → 可能是“热茶”。

auto 就像这个“猜饮料”的过程，让编译器根据右边的值自动推导变量的类型。

1.1 基本用法

auto num = 42;       // 编译器猜：int
auto pi = 3.14;      // 编译器猜：double
auto name = "Alice"; // 编译器猜：const char*

优势：

代码更简洁，不用写冗长的类型名（比如 std::vector<int>::iterator）。
避免手动写错类型。

1.2 细节注意

指针与引用：

int x = 10;
auto ptr = &x;     // auto 推导为 int*（auto* 也可以，但没必要）
auto& ref = x;     // 必须加 &，否则 ref 会是 int（复制值）

同一行声明多个变量：

auto a = 1, b = 2;     // 正确：都是 int
auto c = 3, d = 3.14;  // 错误：c 是 int，d 是 double

不能做函数参数：

void func(auto x) { }  // 错误：编译器无法推导参数类型

1.3 与Python的对比

特性	C++ `auto`	Python 变量
类型推导时机	编译时（静态类型）	运行时（动态类型）
类型是否固定	一旦推导，类型固定	运行中可以改变
示例	`auto x = 1; x = "hello"; // 错误`	`x = 1; x = "hello"; // 正确`

2. 范围for循环：

生活场景：
假设你要挨个检查教室里的桌子，传统写法是：

从第一张桌子开始（初始化）。
检查当前桌子，然后走到下一张（迭代）。
直到走完所有桌子（终止条件）。

而范围for循环就像：“你直接说‘检查所有桌子’，系统自动帮你挨个检查，不用操心细节”。

2.1 基本语法

 // 字符串数组std::string words[3] = {"apple", "banana", "cherry"};// 传统for循环std::cout << "传统for循环: ";for (size_t i = 0; i < 3; i++) {std::cout << words[i] << " ";}// 范围for循环std::cout << "\n范围for循环: ";for (const auto& word : words) {std::cout << word << " ";}

2.2 修改元素：用引用

// 使用引用(&)遍历并修改每个字符串for (auto& word : words) {word += "!";  // 给每个字符串添加感叹号}// 输出修改后的字符串for (const auto& word : words) {std::cout << word << " ";}

3. 适用范围

（1）适用场景

1. STL容器（如 vector、list、map 等）

#include <vector>
#include <map>
#include <iostream>int main() {// 遍历 vectorstd::vector<int> nums = {1, 2, 3};for (auto num : nums) {  // 自动推导为 intstd::cout << num << " ";}// 遍历 map（键值对）std::map<std::string, int> scores = {{"Alice", 90}, {"Bob", 85}};for (const auto& pair : scores) {  // pair 是 std::pair<const string, int>std::cout << pair.first << ": " << pair.second << "\n";}
}

2. 普通数组（静态/动态）

// 静态数组
int arr[] = {1, 2, 3};
for (auto x : arr) { ... }// 动态数组（通过指针访问时**不适用**，见下文注意事项）
int* dyn_arr = new int[3]{1, 2, 3};
// for (auto x : dyn_arr) { ... }  // 错误！无法推导数组大小

3. 字符串（`std::string` 或 C风格字符串）

#include <string>std::string str = "hello";
for (char c : str) {  // 遍历每个字符std::cout << c << " ";
}// C风格字符串（以 '\0' 结尾）
const char* c_str = "world";
for (char c : std::string(c_str)) { ... }  // 需要转为 std::string

4. 初始化列表（临时构造的集合）

for (int x : {1, 3, 5, 7}) {  // 直接遍历花括号初始化列表std::cout << x << " ";
}

（2）不适用场景（了解就好）

1. 需要索引时

范围for循环隐藏了迭代器/索引，无法直接获取当前元素的位置。
替代方案：用传统for循环或 std::views::enumerate（C++20）。

2. 动态修改容器大小

遍历时添加/删除元素可能导致迭代器失效（如 vector 扩容）。
替代方案：用传统for循环，手动控制迭代器。

3. 通过指针访问的数组

int* ptr = arr;  // arr 是普通数组
// for (auto x : ptr) { ... }  // 错误！无法推导数组大小

4. 不支持迭代器的自定义类型

范围for依赖 begin() 和 end() 方法，若类型未实现则无法使用。

（3）关键细节

1. 修改元素：用引用 &

std::vector<int> nums = {1, 2, 3};
for (auto& num : nums) {  // 引用传递，修改原数组num *= 2;
}

2. 避免拷贝：用 const auto&

遍历大对象（如 vector<string>）时，值传递会拷贝对象，用引用更高效：

for (const auto& str : strs) {  // 避免拷贝 string...
}

3. 底层原理

范围for循环本质上是迭代器的语法糖，等价于：

for (auto it = container.begin(); it != container.end(); ++it) {auto element = *it;  // 自动解引用
}

以上就是这篇博客的全部内容，下一篇我们将继续探索STL中String里更多精彩内容。

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一、引言：为什么 Flink 运维监控如此重要？在实时计算场景中，Flink 作业 724 小时运行，对性能、资源、故障感知、状态变化的实时监控非常关键。没有有效的运维可观测体系：不知道任务是否在稳定运行发生问题难以快速定位无法感知背压、延迟、反压等状态因此，构建完善…...

编程日记 2025/6/19 22:39:47

计算机视觉----基于锚点的车道线检测、从Line-CNN到CLRNet到CLRKDNet 本文所提算法Line-CNN 后续会更新以下全部算法

本文所提算法如下： 叙述按时间顺序你也可以把本文当作快速阅读这几篇文献的一个途径所有重要的部分我都已经标注并弄懂其原理方便自己也是方便大家 Line-CNN：基于线提议单元的端到端交通线检测摘要交通线检测是一项基础且具有挑战性的任务。以往的…...

编程日记 2025/5/31 18:50:36

Spring MVC HttpMessageConverter 的作用是什么？

HttpMessageConverter (HTTP 消息转换器) 是 Spring MVC 框架中一个非常核心的组件，它的主要作用是在 HTTP 请求、响应体与 Java 对象之间进行双向转换。核心作用： 读取请求体 (Request Body) 到 Java 对象： 当 Controller 方法的参数使用 …...

编程日记 2025/6/23 15:55:48

WebGL 3着色器和GLSL

我们之前提到过着色器和GLSL，但是没有涉及细节，你可能已经对此有所了解， 但以防万一，这里将详细讲解着色器和GLSL。在工作原理中我们提到，WebGL每次绘制需要两个着色器， 一个顶点着色器和一个片段着色器&…...

编程日记 2025/6/19 21:23:05

Hugging Face 中 LeRobot 使用的入门指南

相关源文件 .github/ISSUE_TEMPLATE/bug-report.yml .github/PULL_REQUEST_TEMPLATE.md README.md examples/1_load_lerobot_dataset.py examples/2_evaluate_pretrained_policy.py examples/3_train_policy.py lerobot/scripts/eval.py lerobot/scripts/train.py 本页面提供 …...

编程日记 2025/6/24 1:31:07