C++之String类（上）
片头
嗨！好久不见~ 今天我们来学习C++的Sting类，不过，在学习它之前，我们先来对STL库有一个简单的了解。
STL（standard template library--标准模板库），是C++标准库的重要组成部分，不仅是一个可复用的组件库，而且是一个包罗数据结构与算法的软件框架。
STL的版本
- 原始版本
- P.J版本
- RW版本
- SGI版本
一、为什么学习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思想（面向对象编程），而且底层空间需要用户自己清理，稍不留神可能还会越界访问。
例如：C语言中的strcpy和strcat函数
strcpy：把一个字符串的内容复制到另一个字符串中
①空间必须自己提供，并且要保证，2块空间至少一样大
②如果如果目标字符串的空间不足以容纳源字符串，就会导致内存溢出的问题
③ 在使用strcpy函数时，应保证目标字符串有足够的空间
strcat：将一个字符串拼接到另一个字符串的末尾
①从头到尾找源字符串的'\0'，如果源字符串很长，那么效率会非常低下
②目标字符串必须有足够的空间来容纳源字符串，否则会导致缓冲区溢出的问题
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。
二、标准库中的string类
2.1 string类
（1）字符串是表示字符序列的类
（2）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
（3）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）
（4）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
（5）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成字符（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类对象的常见构造
1.string类对象的常见构造
| （constructor）函数名称 | 功能说明 |
| string() 默认构造 (不传参就可以调用) | 构造空的string类对象，即空字符串 |
| string(const char* s) 带参构造 | 用C-string来构造string类对象 |
| string(const string& s) 拷贝构造 | 拷贝构造函数 |
| string(size_t n,char c) | string类对象中包含n个字符c |
| string(const string& s,size_t pos,size_t len = npos) | 从pos位置开始，拷贝len个字符去构造（初始化） |
| string(const char* s,size_t n) | 拷贝字符串的前n个字符 |
我们先把前3个给试试看~
void test_string1() {
string s1;//默认构造
string s2("hello world!");//带参构造
string s3(s2);//拷贝构造
//支持流插入和流提取
cout << s1 << endl;
cout << s2 << endl;
cout << s3 << endl;
cin >> s1;
cout << s1 << endl;
}运行结果如下：
string(const string& s,size_t pos,size_t len = npos)函数
string(const string& s,size_t pos,size_t len = npos)；
我们可以尝试一下：
那么，当len为npos是什么意思呢？
如果我们不传第3个参数的值，那么len就默认是npos，就从pos位置开始，拷贝42亿个字符。
但是根本不可能啊！所以，当出现这种省略第3个参数的情况，编译器默认拷贝到源字符串的结尾。
那如果我传递的第3个参数的值大于源字符串的长度，会怎么样？很明显，也是拷贝到字符串的结束位置。
void test_string2() {
string s1("beautiful!");
string s2(s1, 4, 6);
string s3(s1, 4);
string s4(s1, 4, 30);
cout << s2 << endl;
cout << s3 << endl;
cout << s4 << endl;
}
总结：
①len>后面的字符长度，有多少拷贝多少，拷贝到结尾
②缺省参数npos是整型最大值，一定大于后面的长度，不传第3个参数默认拷贝到结尾
string(const char* s,size_t n)函数
我们测试一下：
void test_string3() {
string s1("hello world!",5);
cout << s1 << endl;
}
string(size_t n,char c)函数
我们测试一下：
void test_string4() {
string s1(10,'x');
cout << s1 << endl;
}
小试牛刀：
看看这2个函数，是不是感觉很熟悉？
void test_string5() {
//带参构造
string s1("hello world!");
//隐式类型转换
string s2 = "hello world!";
}
其实，这2个看似相同，但是里面的逻辑是不一样的~
那如果我想用引用&符号呢？
void test_string6() {
//带参构造
string s1("hello world!");
//隐式类型转换
string s2 = "hello world!";
//引用的是生成的临时对象
//临时对象具有常性,因此,需要在前面添加const
const string& s3 = "hello world!";
}此时，s3为临时对象的别名，因此，这里是直接构造，不需要优化
2.3 string类对象的容量操作
| 函数名称 | 功能说明 |
| size | 返回字符串有效长度 |
| length | 返回字符串有效长度 |
| capacity | 返回空间总大小 |
| empty | 检测字符串是否为空串，是返回true，否则返回false |
| clear | 清空有效字符 |
| reserve | 为字符串预留空间 |
| resize | 将有效字符的个数改成n个，多出的空间用字符c填充 |
（1）size函数和length函数
size_t size() const;
返回字符串有效字符长度
void test_string7() {
string s1("hello world");
cout << s1.size() << endl;
cout << s1.length() << endl;
}
注意：1.size()和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，一般情况下都是用size()
（2）capacity函数
size_t capacity() const;
返回字符串的容量
void test_string30() {
string s1("hello");
cout << s1.capacity() << endl;
}
（3）empty函数
bool empty() const;
检测字符串是否为空串，为空返回true，否则返回false
void test_string31() {
string s1;
string s2("hello");
cout << s1.empty() << endl;
cout << s2.empty() << endl;
} 
（4）clear函数
void clear();
用于清空有效字符，不改变字符串容量的大小
void test_string32() {
string s1("hello");
s1.clear();
cout << s1.size() << endl;
} 
（5）reserve函数
void reserve(size_t n = 0);
为字符串预留空间
void test_string33() {
string s1("hello");
cout << s1.capacity() << endl;
s1.reserve(10);
cout << s1.capacity() << endl;
s1.reserve(50);
cout << s1.capacity() << endl;
}
如果n比原容量小，则不做改变
在vs上常常会开比n更大一些的空间
（6）resize函数
void resize(size_t n);
void resize(size_t n,char c);
将有效字符的个数修改为n，并且如果n大于原来的_size，多出来的地方用字符c填充，不改变字符串容量的大小
如果没有给出字符c，则用'\0'填充
void test_string34() {
string s1("hello");
cout << s1.c_str() << endl;
s1.resize(2);
cout << s1.c_str() << endl;
s1.resize(10,'x');
cout << s1.c_str() << endl;
} 
2.4 string类对象的访问及遍历操作
| 函数名称 | 功能说明 |
| operator[] | 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+rend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 |
如果，我想遍历s1字符串，该怎么做呢？
①首先，我们需要获取字符串的长度，运用size函数
②调用operator[]函数重载，可以使自定义类型像内置类型一样打印
void test_string8() {
string s1("hello world");
cout << s1.size() << endl;
for (int i = 0; i < s1.size(); i++) {
cout << s1[i] << " ";
}
cout << endl;
}
它的底层逻辑大概是这个样子：
引用返回，不仅可以减少拷贝，而且可以修改返回的对象
为什么可以用引用&返回呢？因为字符出了作用域并不会销毁，它是在堆上开辟的空间，返回的是堆上的字符，引用相当于是这个字符的别名
那么还有另一种方法遍历字符串么？有！使用iterator迭代器~
void test_string9() {
string s1("hello world");
cout << s1.size() << endl;
//遍历方式1: 下标+[]
for (int i = 0; i < s1.size(); i++) {
cout << s1[i] << " ";
}
cout << endl;
//遍历方式2: 使用iterator迭代器
string::iterator it1 = s1.begin();
while (it1 != s1.end()) {
cout << *it1 << " ";
++it1;
}
cout << endl;
}
此外，我们还可以使用范围for对字符串进行循环遍历~
void test_string9() {
string s1("hello world");
cout << s1.size() << endl;
//遍历方式1: 下标+[]
for (int i = 0; i < s1.size(); i++) {
cout << s1[i] << " ";
}
cout << endl;
//遍历方式2: 使用iterator迭代器
string::iterator it1 = s1.begin();
while (it1 != s1.end()) {
cout << *it1 << " ";
++it1;
}
cout << endl;
//遍历方式3: 范围for
for (auto e : s1) {
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}范围for的底层，它就是迭代器。因此，看上去有3种方法，实质上就只有2种---operator[]和迭代器
使用范围for的时候，是将s1里面的值依次拷贝给e，e相当于是s1里面的值的一份临时拷贝，对e进行修改不影响s1里面的值。如果我们需要通过e来改变s1里面的值，需要传引用&
//遍历方式3: 范围for
for (auto& e : s1) {
e++;//将s1里面的每一个字符都+1
cout << e << " ";
}
cout << endl;
当然啦，迭代器也分为被const修饰的和不被const修饰。
我们举一个例子，假如字符串s1被const修饰，也就是说，字符串s1的内容不允许改变。
所以，这里应该修改成这样：
void test_string11() {
const string s1("hello world");
string::const_iterator st1 = s1.begin();
while (st1 != s1.end()) {
cout << *st1 << " ";
++st1;
}
cout << endl;
}
同时，因为是iterator是被const修饰的，因此它指向的内容不允许修改，也就是不能对*st1进行修改
还有一种更简便的方法，就是直接使用关键字auto，来帮助我们自动匹配类型
正着遍历，我们知道一些了，反向遍历呢？
那就要请出我们的一个朋友了---->rbegin函数和rend函数
就拿刚刚的s1字符串举一个例子吧~
我们可以尝试一下：
void test_string12() {
string s1("hello world");
string::reverse_iterator st1 = s1.rbegin();
while (st1 != s1.rend()) {
cout << *st1 << " ";
++st1;
}
cout << endl;
}
同理， 如果s1被const修饰的话，reverse_iterator也应该被const修饰，变成const_reverse_iterator
好啦，接下来，我们想要对字符串s1里面的内容进行字典序排序，该怎么做呢？
首先，我们需要包含一个头文件#include<algorithm>
其次，我们需要使用sort函数来帮助我们完成字符排序
void test_string13() {
string s1("hello world");
cout << s1 << endl;
//s1按字典序排序
sort(s1.begin(), s1.end());
cout << s1 << endl;
}排完序的结果如下：
假设，我不想让第一个字符和最后一个字符不参与排序，只想让中间的字符进行排序，怎么做？
void test_string13() {
string s1("hello world");
cout << s1 << endl;
//除了第一个和最后一个不参与,
//其余的字符都要参与排序
sort(++s1.begin(), --s1.end());
cout << s1 << endl;
}排序结果如下：
如果，我只想要前面的"hello"进行排序，那么区间就是下标[0,4]，那么begin从0开始，end为5
void test_string13() {
string s1("hello world");
cout << s1 << endl;
//前5个字符排序
sort(s1.begin(), s1.begin() + 5);
cout << s1 << endl;
}
片尾
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