深入剖析C++中的string类

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一，C语言的字符串

在C语言里，对字符串的处理一项都是一件比较痛苦的事情，因为通常在实现字符串的操作的时候都会用到最不容易驾驭的类型——指针。

比如下面这个例子：

//example 1:

char str[12] = "Hello";

char *p = str;

*p = ''h'';  //改变第一个字母

 

//example 2:

char *ptr = "Hello";

*ptr = ''h'';  //错误

 

第一个字符串时用数组开辟的，它是可以改变的变量。而第二个字符串则是一个常量，也就是字面值。ptr只是指向它的指针而已，而不能改变指向的内容。

看两者的汇编即可明了：

char p[] = "Hello";
004114B8  mov         eax,dword ptr [string "Hello" (4166FCh)]
004114BD  mov         dword ptr [ebp-10h],eax
004114C0  mov         cx,word ptr ds:[416700h]
004114C7  mov         word ptr [ebp-0Ch],cx

char *ptr = "Hello";
004114CB  mov         dword ptr [ebp-1Ch],offset string "Hello" (4166FCh)

可见用数组和用指针是完全不相同的。

要想通过指针来改变常量是错误，正确的写法应该是用const指针。

const char *ptr = "Hello";

 

 

二，初识string类

正是因为C风格字符串(以空字符结尾的字符数组)太过复杂难于掌握，不适合大程序的开发，所以C++标准库定义了一种string类，定义在头文件<string>。注意<string.h>和<cstring>都是错误的，这两个头文件主要定义C风格字符串操作的一些方法，譬如strlen(), strcpy()等。第一个是C的头文件格式，而第二个是C++风格的头文件，但是和<string.h>是一样的，它的目的是为了和C兼容。

看下面例子:

//example 3:

string str("world");   //可以用C风格字符串初始化

string words = "Hello";

string greet = words;

string  join = greet + words;  //可以像基本类型一样操作

 

但是如果试图把string类型的对象直接赋给C风格的字符串的话，编译器会报错的。

string var = "Olympic";

char *ptr = var;  //error！

 

但是实际应用中这个问题也难以避免，很多时候我们还是需要将string类型的转化为char*来实现自定义的操作，C++标准库也为了和之前用C写的程序兼容，于是可以用string的c_str()函数。

string var = "Olympic";

char *ptr = var.c_str(); //还不能被编译

 

或者通过const_cast去掉其const属性亦可

char *ptr=const_cast<char *>(var.c_str()); //correct!

这样就可以通过ptr修改其指向的地址空间内容

 

但是c_str()为了防止意外地修改string对象，返回的是const指针，所以上面这段代码是不能被编译的。正确的应该是用const指针。

string var = "Olympic";

const char *p = var.c_str(); //Correct!

 

这个c_str()方法在C++IO流操作上也被广泛应用。

在打开文件时，如果要指定文件名，可以用C风格的字符串。如果用到string类型的字符串作为文件名时，就必须调用c_str()方法将其转换为一个C风格字符串。

//example 4:

string   filename;  //定义文件名称

cin >> filename;

ifstream.open(filename.c_str());  //要使用C风格字符串

 

三， 深入了解string类

对string有一定了解以后，我们可以来了解C++标准库定义的一系列丰富的字符串操作，当然都是基于string类型。从某一种程度上来说，string就是一种字符容器。

标准库为string定义了很多方法，包括构造、插入(insert)、替换(assign和replace)、比较(compare)、查找(find)、删除(erase)、连接(append)以及对子串的操作(substr)。而每一种操作都有很多种重载。

比如插入，除了包括标准容器的插入方式以外，string类本身还有一些特有的插入方法。

//example 5:

//与标准容器相同的插入操作：

str.insert(iter, value) //在迭代器iter之前插入value, 返回新元素的迭代器

str.insert(iter, n, value); //在迭代器iter之前插入n个value，返回void

str.insert(iter, begin, end); //在迭代器iter之前插入迭代器begin和end标记范围内的元素，返回void

//string类特有的插入方法:

str.insert(pos, n, ch); //在下标为pos的字符之前插入n个字符ch

str.insert(pos, str2); //在下标为pos的字符之前插入string类型的对象str2的副本

str.insert(pos1, str2, pos2, len); //在下标为pos1的z字符之前插入string类型str2中从下表为pos2开始的len个字符

str.insert(pos, cp); //在下标为pos的字符前插入字符指针cp指向的C风格字符串的副本

 

总之string是一种非常灵活的字符串类型，标准库让我们可以忽略内存管理和具体实现方式，我们只需要关注其接口就好。并且初学者在使用字符串的时候也应尽量使用这种类型，而不是C风格的字符串。

当然，无C语言学习经历的人可以例外。