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C++初阶—string类

news 来源：原创 2025/5/19 19:23:34

第一章：为什么要学习string类

1.1 C语言中的字符串

C语言中，字符串是以'\0'结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP的思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能还会越界访问。

1.2 面试题

在OJ中，有关字符串的题目基本以string类的形式出现，而且在常规工作中，为了简单、方便、快捷，基本都使用string类，很少有人去使用C库中的字符串操作函数。

第二章：标准库中的string类

2.1 string类

字符串是表示字符序列的类
标准的字符串类提供了对此类对象的支持，其接口类似于标准字符容器的接口，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。
string类是使用char(即作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。
string类是basic_string模板类的一个实例，它使用char来实例化basic_string模板类，并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数(根于更多的模板信息请参考basic_string)。
注意，这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。

总结：

string是表示字符串的字符串类
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。
string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator> string;
不能操作多字节或者变长字符的序列。

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

2.2 string类的常用接口说明

1. string类对象的常见构造

函数名称	功能说明
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c
string(const string&s) （重点）	拷贝构造函数

2. string类对象的容量操作

函数名称	功能说明
size（重点）	返回字符串有效字符长度
length	返回字符串有效字符长度
capacity	返回空间总大小
empty （重点）	检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false
clear （重点）	清空有效字符
reserve （重点）	为字符串预留空间**
resize （重点）	将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充

注意：

size()与length()方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了与其他容器的接口保持一致，一般情况下基本都是用size()。
clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。
resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，不同的是当字符个数增多时：resize(n)用0来填充多出的元素空间，resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的元素空间。注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。
reserve(size_t res_arg=0)：为string预留空间，不改变有效元素个数，当reserve的参数小于string的底层空间总大小时，reserver不会改变容量大小。

3. string类对象的访问及遍历操作

函数名称	功能说明
operator[] （重点）	返回pos位置的字符，const string类对象调用
begin+ end	begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器
rbegin + rend	begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器
范围for	C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式

4. string类对象的修改操作

函数名称	功能说明
push_back	在字符串后尾插字符c
append	在字符串后追加一个字符串
operator+= (重点)	在字符串后追加字符串str
c_str(重点)	返回C格式字符串
find + npos(重点)	从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符在字符串中的位置
rfind	从字符串pos位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置
substr	在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

注意：

在string尾部追加字符时，s.push_back(c) / s.append(1, c) / s += 'c'三种的实现方式差不多，一般情况下string类的+=操作用的比较多，+=操作不仅可以连接单个字符，还可以连接字符串。
对string操作时，如果能够大概预估到放多少字符，可以先通过reserve把空间预留好。

5. string类非成员函数

函数	功能说明
operator+	尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低
operator>> （重点）	输入运算符重载
operator<< （重点）	输出运算符重载
getline （重点）	获取一行字符串
relational operators （重点）	大小比较

string类内部就是char*，为什么不直接用char*而是要封装成string类。

为了适应不同的编码（UTF-8、UTF-16、UTF-32等），从而表示不同国家的文字

接口示例

#include <iostream>
#include <string>
#include <list>
using namespace std;void test_string1() {string s1;string s2("hello");//输入 输出cin >> s1;//C++可以按需提取，C语言只能使用固定大小的数组cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;//拼接字符串//相比strcat，可读性更强；strcat空间不够，不能自动扩容；//strcat要先找\0，如果字符串较长，消耗时间string ret1 = s1 + s2;//s1+s1也可以，两个s1的内容拷贝到ret1（对象+对象）cout << ret1 << endl;string ret2 = s1 + "我来了";//对象+字符串cout << ret2 << endl;
}void test_string2() {string s1("hello world");//直接调用构造函数string s2 = "hello world";//构造+拷贝构造+优化，本质是隐式类型转换（单参数构造函数支持隐式类型转换）//遍历stringfor (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)cout << s1[i] << " ";//读cout << endl;for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)s1[i]++;//写cout << s1 << endl;//ifmmp!xpsme//遍历的第二种方式：迭代器string::iterator it = s1.begin();//iterator是在string这个类里面定义的，所以需要加string类域while (it != s1.end()) { //end指向最后一个有效字符的后一个位置，即\0cout << *it << " ";//读++it;}cout << endl;it = s1.begin();//while (it < s1.end()) //这里可以改为<，但不建议//因为迭代器是通用的，string空间是连续的，但其他数据结构不一定，比如listwhile (it != s1.end()) {*it = 'a';//写++it;}cout << s1 << endl;//aaaaaaaaaaa//链表示例list<int> lt;lt.push_back(1);lt.push_back(2);lt.push_back(3);lt.push_back(4);list<int>::iterator lit = lt.begin();while (lit != lt.end()) { //链表只能用!=，不能用<cout << *lit << " ";++lit;}cout << endl;
}void test_string3() {string s1("hello world");//正向遍历string::iterator it = s1.begin();//iterator是在string这个类里面定义的，所以需要加string类域while (it != s1.end()) { //end指向最后一个有效字符的后一个位置，即\0cout << *it << " ";//读++it;}cout << endl;//反向遍历//string::reverse_iterator rit = s1.rbegin();auto rit = s1.rbegin();//rbegin的返回值就是反向迭代器，所以可以使用autowhile (rit != s1.rend()) {cout << *rit << " ";//d l r o w   o l l e h++rit;//这里++是从后向前倒着走}cout << endl;//原理：编译时编译器替换成迭代器//读for (auto ch : s1) //范围for不支倒序遍历。如果想修改需要引用cout << ch << " ";cout << endl;//写for (auto& ch : s1)ch++;cout << s1 << endl;
}//void func(string s) //不推荐传值传参，会调用拷贝构造
void func(const string& s) {//string::iterator it = s.begin();//迭代器支持读写，但参数有const修饰，所以报错//string::const_iterator it = s.begin();auto it = s.begin();while (it != s.end()) {//const迭代器不支持写//*it = 'a';cout << *it << " ";++it;}cout << endl;//string::const_reverse_iterator rit = s.rbegin();auto rit = s.rbegin();while (rit != s.rend()) {cout << *rit << " ";++rit;}cout << endl;
}void test_string4() {string s1("hello worldxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx");func(s1);string s2(s1);//拷贝构造string s3(s1, 6, 5);//从下标6位置开始取5个字符  cout << s3 << endl;//world//npos 是一个静态成员常量值，无符号整形-1（即最大值），表示“直到字符串的末尾”。string s4(s1, 6);//从从下标6位置开始取到结束。最后一个是缺省参数nposcout << s4 << endl;//不使用缺省参数，也可以计算string s5(s1, 6, s1.size() - 6);//size是字符串长度cout << s5 << endl;string s6(10, 'a');//用10个a初始化cout << s6 << endl;string s7(++s6.begin(), --s6.end());//用迭代器区间初始化cout << s7 << endl;//aaaaaaaa//三种赋值方法string s8;s8 = s7;s8 = "xxx";s8 = 'y';
}void test_string5() {string s1("hello world");cout << s1.size() << endl;//11 size具有通用性cout << s1.length() << endl;//11cout << s1.capacity() << endl;//15s1.clear();//仅清除数据，不释放空间cout << s1.size() << endl;//0cout << s1.capacity() << endl;//15//为什么结尾是\0//需要兼容C语言，而且有些场景只能调C的接口//文件示例string filename;cin >> filename;FILE* fout = fopen(filename.c_str(), "r");//fopen函数第一个参数是字符串//const char* c_str() const; 返回一个指向数组的指针，该数组包含以 null 结尾的字符序列（即 C 字符串），表示字符串对象的当前值。
}void test_string6() {string s;size_t old = s.capacity();cout << "初始" << s.capacity() << endl;for (size_t i = 0; i < 100; i++) {s.push_back('x');if (s.capacity() != old) {cout << "扩容:" << s.capacity() << endl;old = s.capacity();}}//初始15//扩容:31//扩容:47//扩容:70//扩容:105string s1;//reserve价值，确定大概要多少空间，提前开辟，减少扩容，提高效率s1.reserve(100);//申请100字符空间，但vs编译器会多开size_t old1 = s1.capacity();cout << "初始" << s1.capacity() << endl;for (size_t i = 0; i < 100; i++) {s1.push_back('x');if (s1.capacity() != old1) {cout << "扩容:" << s1.capacity() << endl;old1 = s1.capacity();}}//初始111s1.reserve(10);//一般不会减小，但STL没规定。文档说明是一个不具有约束力的缩小请求cout << s1.size() << endl;
}void test_string7() {string s1("hello world");cout << s1.size() << endl;//11cout << s1.capacity() << endl;//15//原size < resize < 原capacity (11<13<15)//s1.resize(13);//仅修改sizes1.resize(13, 'x');cout << s1 << endl;//hello worldxxcout << s1.size() << endl;//13cout << s1.capacity() << endl;//15//原capacity < resize (15<20)s1.resize(20, 'x');cout << s1 << endl;//hello worldxxxxxxxxxcout << s1.size() << endl;//20cout << s1.capacity() << endl;//31//resize < 原size （5<20)s1.resize(5);cout << s1 << endl;//hellocout << s1.size() << endl;//5cout << s1.capacity() << endl;//31//resize在string里用的并不多，这里主要为了保持接口一致性//实际中可能遇到的示例string s2;s2.resize(10, '#');//开辟10字符，并用#初始化cout << s2 << endl;//##########cout << s2.size() << endl;//10cout << s2.capacity() << endl;//15s2[0]++;//越界终止程序，但更常用s2.at(0)++;//越界可以捕获异常，程序继续执行
}void test_string8() {string s;s.push_back('#');//只能插入一个字符cout << s << endl;s.append("hello");//append用于插入字符串cout << s << endl;string ss("world");s.append(ss);cout << s << endl;//但+=更常用，既可以插入字符，也可以插入字符串s += '#';s += "world";s += ss;//尽量使用+=，因为+是传值返回string ret1 = ss + '#';string ret2 = ss + "hello";
}void test_string9() {string str;string base = "The quick brown fox jumps over a lazy dog.";str.assign(base);//将base的数据赋值给str，如果str有数据直接覆盖cout << str << endl;str.assign(base, 5, 10);//从下标5开始取10个字符 赋值cout << str << endl;}void test_string10() {// insert/erase/replace尽量不用，因为涉及挪动数据，效率不高//接口设计复杂，需要时查看文档string str("hello world");str.insert(0, 1, 'x');//在下标0插入1个字符 xstr.insert(str.begin(), 'x');//头插//string& erase(size_t pos = 0, size_t len = npos);//第一个参数是下标，第二个参数是删除个数。默认参数npos表示结束str.erase(5);//从下标5开始删到结束string s1("hello world");s1.replace(5, 1, "20%");//将下标5开始，后1个字符替换为20%cout << s1 << endl;//hello20%world//空格替换为20%//思路：创建一个新string对象s3，遍历原string对象s2//如果s2的字符不是空就添加到s3中，是空就添加20%string s2("The quick brown fox jumps over a lazy dog.");string s3;for (auto ch : s2) {if (ch != ' ')s3 += ch;elses3 += "20%";}cout << s3 << endl;//如果要求输出的是s2s2 = s3;s2.assign(s3);//swap效率最差，3次深拷贝，2次赋值//但标准库里专门为string准备了一个全局的swap（永远不会调用到需要拷贝和赋值的那个swap），所以和下方s2.swap(s3)一样swap(s2, s3);printf("s2:%p\n", s2.c_str());//s2:01155288printf("s3:%p\n", s3.c_str());//s3:01153F80s2.swap(s3);//最好的方式。该方式为交换s2和s3的指向printf("s2:%p\n", s2.c_str());//s2:01153F80printf("s3:%p\n", s3.c_str());//s3:01155288
}void test_string11() {string s1("test.cpp");//读取文件后缀//size_t find(char c, size_t pos = 0) const;//找到第一个指定字符，并返回位置，第二个缺省参数0表示从头开始//如果未找到匹配项，该函数将返回 string：：npos。size_t i = s1.find('.');//从pos位置取len个字符//string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;//npos表示取到结束string s2 = s1.substr(i);//从i位置取剩余字符cout << s2 << endl;//.cppstring s3("test.cpp.tar.zip");//rfind找到倒数第一个指定字符size_t j = s3.rfind('.');string s4 = s3.substr(j);cout << s4 << endl;//.zipstring s5("https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/rfind/");string sub1, sub2, sub3;size_t i1 = s5.find(':');if (i1 != string::npos)//npos 是一个静态成员常量值，无符号整形-1（即最大值）sub1 = s5.substr(0, i1);//协议elsecout << "i1没有找到" << endl;size_t i2 = s5.find('/', i1 + 3);if (i2 != string::npos)sub2 = s5.substr(i1 + 3, i2 - (i1 + 3));//域名 （左闭右开，右-左就是个数）elsecout << "i2没有找到" << endl;sub3 = s5.substr(i2 + 1);//资源名cout << sub1 << endl;//httpscout << sub2 << endl;//legacy.cplusplus.comcout << sub3 << endl;//reference/string/string/rfind/
}void test_string12() {//find_first_of 在字符串中搜索与其参数中指定的任何字符匹配的第一个字符。string str("Please, replace the vowels in this sentence by asterisks.");size_t found = str.find_first_of("aeiou");while (found != string::npos) {str[found] = '*';found = str.find_first_of("aeiou", found + 1);}cout << str << endl;//Pl**s*, r*pl*c* th* v*w*ls *n th*s s*nt*nc* by *st*r*sks.//find_first_not_of 在字符串中搜索与参数中指定的任何字符都不匹配的第一个字符。//find_last_of 在字符串中搜索与参数中指定的任何字符匹配的最后一个字符。}

课堂练习

1. 917. 仅仅反转字母 - 力扣（LeetCode）

class Solution {
public:bool isLetter(char ch) {if (ch >= 'a' && ch <= 'z')return true;if (ch >= 'A' && ch <= 'Z')return true;return false;}string reverseOnlyLetters(string s) {int begin = 0, end = s.size() - 1;while (begin < end) {//下方while循环如果没有begin < end条件，//且遇到没有字母的情况就会一直++while (begin < end && !isLetter(s[begin]))//begin从左往右找字母++begin;while (begin < end && !isLetter(s[end]))//end从右往左找字母--end;swap(s[begin], s[end]);++begin;--end;}return s;}
};

2. 387. 字符串中的第一个唯一字符 - 力扣（LeetCode）

class Solution {
public:int firstUniqChar(string s) {// 使用计数排序思路//额外创建一个映射数组int countA[26] = {0};//只有26个小写字母，用0-25映射a-z//统计次数for (auto ch : s)//遍历数组countA[ch - 'a']++;//相对映射//字符存储都是用ASCII码值，用当前字符-字符a得到差值恰好映射数组下标//再遍历一遍，查看s数组中哪些字符在计数数组中只出现1次for (int i = 0; i < s.size(); ++i)//遇到计数数组存储1的第一个下标处即第一个不重复的字符//s[i] - 'a'是s数组的字符在计数数组中的位置if (countA[s[i] - 'a'] == 1)return i;return -1;}
};

3. 字符串最后一个单词的长度_牛客题霸_牛客网

#include <cstddef>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;int main() {string str;getline(cin, str);//该方法遇到换行才结束// cin >> str;//该方法的问题：只能读取到第一个空格 size_t i = str.rfind(' ');//从后往前找到第一个空格，后面的部分就是最后一个单词if (i != string::npos)cout << str.size() - (i + 1) << endl;//i指向空格，size指向\0;左开又开=左-(右+1)；elsecout << str.size() << endl;
}

4. 415. 字符串相加 - 力扣（LeetCode）

class Solution {
public:string addStrings(string num1, string num2) {int end1 = num1.size() - 1, end2 = num2.size() - 1;//size是个数，end是下标，所以size-1string str;   // 新结果字符串int next = 0; // 进位变量while (end1 >= 0 || end2 >= 0) {// 不能这么取，因为上方循环条件可能出现某个end<0的情况//  int x1 = num1[end1] - '0';int x1 = end1 >= 0 ? num1[end1] - '0' : 0; // 大于等于0才取最后字符，否则用0代替，因为加0不影响结果int x2 = end2 >= 0 ? num2[end2] - '0' : 0;// 新结果字符串每次循环的最后一位=原来两个老字符串最后一位+进位int ret = x1 + x2 + next;// 每次要调整进位next = ret / 10; // 如果新结果>10，要进位ret = ret % 10;  // 新结果要保留的值是小于10，//头插法//每次得到新的结果都要插入到新字符串最前面// str.insert(0, 1, '0' + ret);//头插要挪动数据，是N^2的算法//用尾插加逆置提高效率str += ('0' + ret);--end1;--end2;}// //头插法// if (next == 1)//     str.insert(0, 1, '1');//尾插+逆置if (next == 1)str += '1';reverse(str.begin(), str.end());return str;}
};

第三章：string类的模拟实现

3.1 string类的模拟实现

string.h

#pragma once
#include <assert.h>//该.h文件没有包含任何头文件也可以编译成功，
//因为.h文件是在.cpp文件中展开，而该.h文件在.cpp文件中靠后位置，并且.cpp文件中已经包含头文件
namespace bit {class string {public://模拟实现迭代器typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;iterator begin() {return _str;}iterator end() { //end指向\0，_size是字符串长度return _str + _size;}const_iterator begin() const {return _str;}const_iterator end() const {return _str + _size;}无参构造函数//string()//	:_str(nullptr)//这种方式会导致对空指针解引用//	,_size(0)//	,_capacity(0) //{}//下方两种初始化方式都可以//string()//	:_str(new char[1])//	,_size(0)//	,_capacity(0) //{//	_str[0] = '\0';//}//string()//	:_str(new char[1]{'\0'})//	, _size(0)//	, _capacity(0) {}//带参构造函数//string(const char* str)//	//初始化列表顺序是按照声明顺序，所以下方会先初始化_str，但此时_capacity还没有初始化，是随机值//	:_size(strlen(str))//	,_capacity(_size)//	,_str(new char[_capacity+1])//{//	strcpy(_str, str);//}//正确版本//string(const char* str)//	:_size(strlen(str))//	,_capacity(_size)//{//	_str = new char[_capacity + 1];//	strcpy(_str, str);//}//构造函数最理想方式是全缺省参数//string(const char* str = '\0')//这种方式类型不匹配，\0是char类型双引号的形式才是字符串类型，但这种方式不规范因为C语言规定常量字符串结尾默认有\0，这样就有2个\0//string(const char* str = "\0")string(const char* str = "")//不要加空格，加空格_str就会有空格//如果使用缺省参数，strlen是0；申请空间时开辟了1个字节，strcpy会把\0拷贝过去:_size(strlen(str)), _capacity(_size) {_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}传统写法s2(s1)//string(const string& s) {//	_str = new char[s._capacity + 1];//	strcpy(_str, s._str);//	_size = s._size;//	_capacity = s._capacity;//}s2 = s3//string& operator=(const string& s) {//	//不考虑s2空间大小，相当于让s2指向新空间//	if (this != &s) {//		char* tmp = new char[s._capacity + 1];//		strcpy(tmp, s._str);//		delete[] _str;//释放s2//		_str = tmp;//s2指向新空间//		_size = s._size;//		_capacity = s._capacity;//	}//	return *this;//}//现代写法void swap(string& s) {std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}//s2(s1)string(const string& s)//有些编译器不会初始化内置类型，this指向的内置类型变量就有可能是随机值，// 交换给tmp后，出了作用域，tmp要销毁，也就是调用析构函数，这个时候就会出问题//所以需要初始化:_str(nullptr), _size(0), _capacity(0) {string tmp(s._str);swap(tmp);}现代写法s2 = s3//string& operator=(const string& s) {//	//不考虑s2空间大小，相当于让s2指向新空间//	if (this != &s) {//		string tmp(s);//		swap(tmp);//this->swap(tmp)//		//s2换给个了tmp，tmp出了作用域要销毁（即调用析构函数）//	}//	return *this;//}//进一步优化//s2 = s3string& operator=(string tmp) {//上方是传引用传参，所以还要手动调用一次拷贝构造//这里直接传值传参解决该问题，即传参时就拷贝构造tmpswap(tmp);return *this;}~string() {delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}char& operator[](size_t pos) {assert(pos < _size);return _str[pos];}const char& operator[](size_t pos) const { //只读版本assert(pos < _size);return _str[pos];}size_t capacity() const {return _capacity;}size_t size() const {return _size;}const char* c_str() const {return _str;}void reserve(size_t n) { //插入数据需要扩容，并且还可以给外部提供开辟空间的接口if (n > _capacity) { //这里需要检查，因为外部也可能调用该函数char* tmp = new char[n + 1];//需要多开1个空间存\0strcpy(tmp, _str);//将原数据拷贝到新空间（strcpy会拷贝\0）delete[] _str;//释放原数据的空间_str = tmp;//_str指向新空间_capacity = n;//更新新容量}}void resize(size_t n, char ch = '\0') {//分三种情况//1. n < _size 删除//2. _size < n < _capacity 插入//3. n > _capacity//1.n小于等于原字符串长度if (n <= _size) {_str[n] = '\0';_size = n;}else { //2.n大于原字符串长度reserve(n);//用reserve调整_capacitywhile (_size < n) { //_size是字符串长度，当_size作为下标时，最后一个元素的下标是_size-1，_size指向\0_str[_size] = ch;++_size;}_str[_size] = '\0';}}size_t find(char ch, size_t pos = 0) { //查找字符for (size_t i = pos; i < _size; i++)if (_str[i] == ch)return i;return npos;}size_t find(const char* str, size_t pos = 0) { //查找字符串const char* p = strstr(_str + pos, str);if (p) //如果p不为空，说明找到了return p - _str;//用找到子串的指针（子串起始位置）减去整个字符串的起始位置就是下标elsereturn npos;}string substr(size_t pos, size_t len = npos) {string s;size_t end = pos + len;//取到结束//如果取的len太大，超过原字符串结尾，需要对len处理if (len == npos || pos + len >= _size) {len = _size - pos;//这里是因为len长度太大，end = _size;}s.reserve(len);for (size_t i = pos; i < end; i++)s += _str[i];return s;}void push_back(char ch) {//检查扩容if (_size == _capacity)//reserve(_capacity * 2);//如果_capacity是0，乘2还是0reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);//尾插字符_str[_size] = ch;_size++;_str[_size] = '\0';}void append(const char* str) {//先计算追加字符串的长度size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity)//等于不需要扩容，说明空间恰好满足reserve(_size + len);//尾插字符串strcpy(_str + _size, str);_size += len;}//追加字符和字符串更常用的还是+=string& operator+=(char ch) {push_back(ch);return *this;}string& operator+=(const char* str) {append(str);return *this;}该版本头插有bug//void insert(size_t pos, char ch) {	//	//插入数据前要判断容量//	assert(pos <= _size);//	if (_size == _capacity)//		reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);//	size_t end = _size;//	//插入数据需要挪动数据，最先从最后位置（即\0）//  //两个变量都是无符号整型，当end减到-1时其实是最大整型值，依然满足条件，从而越界//  //将end修改为int也不行，因为循环条件end >= pos这里会发生类型提升//	while (end >= pos) { //		_str[end + 1] = _str[end];//		--end;//	}//	_str[pos] = ch;//	_size++;//更新_size//}//正确版本-插入字符void insert(size_t pos, char ch) {//插入数据前要判断容量assert(pos <= _size);if (_size == _capacity)reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);size_t end = _size + 1;//让end指向\0的后一位置，即插入字符后新字符串最后字符的位置		while (end > pos) { //如果是头插，end最终指向第二个元素_str[end] = _str[end - 1];//end前一位置的值赋值给end位置--end;}_str[pos] = ch;_size++;//更新_size}该版本头插有bug，参考上方插入字符函数//void insert(size_t pos, const char* str) {//	assert(pos < _size);//	size_t len = strlen(str);//	if (_size + len > _capacity) //先判断是否需要扩容//		reserve(_size + len);//	//挪动数据//	size_t end = _size;//	while (end >= pos) { //end==pos时，还会再--，等于-1时其实是最大整型值，依然满足条件，从而越界//		_str[end + len] = _str[end];//		--end;//	}//	strncpy(_str + pos, str, len);//被插入字符串拷贝进原字符串。不能用strcpy，会拷贝\0//	_size += len;//}//正确版本-插入字符串void insert(size_t pos, const char* str) {assert(pos < _size);size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity) //先判断是否需要扩容reserve(_size + len);//挪动数据size_t end = _size + len;//end指向插入字符串后，新字符串最后字符的位置while (end > pos) {_str[end] = _str[end - len];//end-len就是原字符串最后字符位置--end;}strncpy(_str + pos, str, len);//被插入字符串拷贝进原字符串。不能用strcpy，会拷贝\0_size += len;}void erase(size_t pos, size_t len = npos) {assert(pos < _size);//1.如果指定位置开始删除的长度等于字符串结尾 or 长度等于默认值nposif (len == npos || pos + len >= _size) {_str[pos] = '\0';_size = pos;}else {size_t begin = pos + len;//begin指向删除部分的后一字符while (begin <= _size) { //从begin位置开始，把之后的字符向前挪动，包括_size指向的\0_str[begin - len] = _str[begin];//begin-len就是pos位置begin++;}_size -= len;}}//运算符重载bool operator<(const string& s) const {return strcmp(_str, s._str) < 0;}bool operator==(const string& s) const {return strcmp(_str, s._str) == 0;}bool operator<=(const string& s) const {return *this < s || *this == s;}bool operator>(const string& s) const {return !(*this <= s);}bool operator>=(const string& s) const {return !(*this < s);}bool operator!=(const string& s) const {return !(*this == s);}void clear() {_str[0] = '\0';_size = 0;}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;public:const static size_t npos;//const static size_t npos = -1;//const静态整型变量可以在这里初始化，其他类型都不可以};const size_t string::npos = -1;//流插入、流提取不是一定要写成友元。写成友元的目的是访问私有ostream& operator<<(ostream& out, const string& s) {这里还不能使用范围for，因为string对象被const修饰，所以需要有const修饰的迭代器//for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)//	out << s[i];//return out;//添加有const修饰的迭代器后，可以使用范围forfor (auto ch : s)out << ch;return out;}该版本需要多次扩容//istream& operator>>(istream& in, string& s) {//	s.clear();//接收数据前，要清理原对象中的数据，这样才和库里面实现的一致//	char ch;//	//in >> ch;//cin和scanf一样获取不到空格和换行，所以导致下方就没有空格和换行导致死循环//	ch = in.get();//istream提供的get类似于C语言的getchar//	while (ch != ' ' && ch != '\n') {//		s += ch;//		//in >> ch;//		ch = in.get();//	}//	return in;//}//该版本输入多少就开辟多少istream& operator>>(istream& in, string& s) {s.clear();char buff[129];size_t i = 0;char ch;ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\n') {buff[i++] = ch;if (i == 128) { //129个元素，下标是0~128buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();}if (i != 0) {buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}void test_string1() {string s1("hello world");cout << s1.c_str() << endl;string s2;cout << s2.c_str() << endl;//三种遍历方式//1.[]运算符重载for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)cout << s1[i] << " ";cout << endl;//2.迭代器string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()) {cout << *it << " ";++it;}cout << endl;//3.范围for （范围for的底层就是迭代器）for (auto ch : s1)//ch的改变不影响s1，如果要ch改变能影响到s1，那么ch就要引用cout << ch << " ";cout << endl;}void test_string2() {string s1("hello world");cout << s1.c_str() << endl;//hello worlds1.push_back(' ');s1.append("hello bit");cout << s1.c_str() << endl;//hello world hello bits1 += '#';s1 += "**********";cout << s1.c_str() << endl;//hello world hello bit#**********}void test_string3() {string s1("hello world");cout << s1.c_str() << endl;//hello worlds1.insert(5, '%');cout << s1.c_str() << endl;//hello% worlds1.insert(0, '%');cout << s1.c_str() << endl;//%hello% world}void test_string4() {string s1("hello world");string s2("hello world");cout << (s1 >= s2) << endl;//1s1[0] = 'z';cout << (s1 >= s2) << endl;//1cout << s1 << endl;cin >> s1;cout << s1 << endl;}void test_string5() {string s1("hello world");s1.insert(5, "abc");cout << s1 << endl;//helloabc worlds1.insert(0, "xxx");cout << s1 << endl;//xxxhelloabc worlds1.erase(0, 3);cout << s1 << endl;//helloabc worlds1.erase(5, 100);cout << s1 << endl;//hellos1.erase(2);cout << s1 << endl;//he}void test_string6() {string s1("hello world");s1.resize(5);cout << s1 << endl;s1.resize(15, 'x');cout << s1 << endl;}void test_string7() {string s1("test.cpp");string s5("https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/rfind/");string sub1, sub2, sub3;size_t i1 = s5.find(':');if (i1 != string::npos)//npos 是一个静态成员常量值，无符号整形-1（即最大值）sub1 = s5.substr(0, i1);//协议elsecout << "i1没有找到" << endl;size_t i2 = s5.find('/', i1 + 3);if (i2 != string::npos)sub2 = s5.substr(i1 + 3, i2 - (i1 + 3));//域名 （左闭右开，右-左就是个数）elsecout << "i2没有找到" << endl;sub3 = s5.substr(i2 + 1);//资源名cout << sub1 << endl;//httpscout << sub2 << endl;//legacy.cplusplus.comcout << sub3 << endl;//reference/string/string/rfind/}void test_string8() {string s1("hello world");string s2 = s1;//这里是拷贝构造cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;string s3("xxxxxxxxx");s2 = s3;cout << s2 << endl;cout << s3 << endl;}void test_string9() {string s1;cin >> s1;cout << s1 << endl;cout << "size " << s1.size() << endl;cout << "capacity " << s1.capacity() << endl;}
}

string.cpp

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <string>using namespace std;#include "string.h"
int main() {//bit::test_string1();//bit::test_string2();//bit::test_string3();//bit::test_string4();//bit::test_string5();//bit::test_string6();//bit::test_string7();//bit::test_string8();//bit::test_string9();string s1;cout << s1.capacity() << endl;//15string s2("hello world");cout << s2.capacity() << endl;//15cout << sizeof(s1) << endl;//28cout << sizeof(s2) << endl;//28//标准库设计//小于16，字符串存到buff数组里面//大于等于16，存在_str指向的空间//这种设计避免碎片空间//_buff[16]//_str//_size//_capacityreturn 0;
}

3.2 浅拷贝

浅拷贝：也称位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源，最后就会导致多个对象共享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该资源已经被释放，以为还有效，所以当继续对资源进项操作时，就会发生发生了访问违规。

3.3 深拷贝

如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出。一般情况都是按照深拷贝方式提供。

int main() {//浅拷贝问题//1.析构两次//解决方案：使用引用计数，记录有几个对象指向这块空间//拷贝的时候要++引用计数//析构的时候要--引用计数，引用计数减到0时，说明是最后一个对象，再释放。//2.一个修改数据会影响另一个//引用计数写时拷贝，延迟拷贝。（写的时候才拷贝，且需要修改引用计数）return 0;
}

3.4 写时拷贝

写时拷贝就是一种拖延症，是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。

引用计数：用来记录资源使用者的个数。在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该资源，就给计数增加1，当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象时资源的最后一个使用者，将该资源释放；否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源。