C++中的String的常用函数用法总结

在 C++ 中，std::string 是标准库提供的字符串类，功能强大且易用，定义在 <string> 头文件中。以下是对 std::string 常用函数的总结，包含用法、示例代码和注意事项，力求简洁全面，方便快速掌握。

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1. 构造与初始化

• 构造方式：

  #include <string>
  #include <iostream>

  int main() {
      std::string s1;                    // 空字符串
      std::string s2("Hello");          // 从 C 风格字符串构造
      std::string s3(5, 'a');           // 5 个 'a'，结果为 "aaaaa"
      std::string s4(s2);               // 拷贝构造
      std::string s5(s2, 1, 3);         // 从 s2 的索引 1 开始，取 3 个字符，结果为 "ell"
      std::string s6 = "World";         // 赋值初始化

      std::cout << s2 << std::endl;     // 输出: Hello
      return 0;
  }

• 注意：
• std::string 自动管理内存，无需手动分配或释放。
• 支持 C 风格字符串（如 const char*）和 std::string 之间的转换。

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2. 基本操作

• 访问字符：
• s[i]：通过索引访问字符（可能抛出越界异常）。
• s.at(i)：通过索引访问字符，带边界检查，抛出 std::out_of_range。

  std::string s = "Hello";
  char c1 = s[1];      // 'e'
  char c2 = s.at(1);   // 'e'

• 长度与容量：
• s.length() 或 s.size()：返回字符串长度（字符数）。
• s.empty()：检查是否为空。
• s.capacity()：返回当前分配的存储空间大小。
• s.reserve(n)：预分配存储空间，避免频繁重新分配。
• s.shrink_to_fit()：释放多余容量（C++11 起，非强制）。

  std::string s = "Hello";
  std::cout << s.size() << std::endl;    // 5
  std::cout << s.empty() << std::endl;   // 0 (false)
  s.reserve(100);                        // 预分配空间

• 清空与调整：
• s.clear()：清空字符串。
• s.resize(n)：调整字符串长度为 n，填充默认字符（通常为 \0）。
• s.resize(n, c)：调整长度为 n，填充字符 c。

  std::string s = "Hello";
  s.clear();               // s 变为空
  s.resize(3, 'x');        // s 变为 "xxx"

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3. 字符串修改

• 拼接：
• s += str：追加字符串或字符。
• s.append(str)：追加字符串。
• s.append(n, c)：追加 n 个字符 c。
• s.push_back(c)：追加单个字符。

  std::string s = "Hello";
  s += " World";           // "Hello World"
  s.append(3, '!');        // "Hello World!!!"
  s.push_back('?');        // "Hello World!!!?"

• 插入：
• s.insert(pos, str)：在位置 pos 插入字符串 str。
• s.insert(pos, n, c)：在位置 pos 插入 n 个字符 c。

  std::string s = "Hello";
  s.insert(1, "XX");       // "HXXello"
  s.insert(2, 2, 'Y');     // "HXYYello"

• 删除：
• s.erase(pos, n)：从位置 pos 开始删除 n 个字符。
• s.pop_back()：删除最后一个字符（C++11 起）。

  std::string s = "Hello";
  s.erase(1, 2);           // "Hlo"
  s.pop_back();            // "Hl"

• 替换：
• s.replace(pos, n, str)：从位置 pos 开始，替换 n 个字符为 str。

  std::string s = "Hello";
  s.replace(1, 3, "XXX");  // "HXXXo"

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4. 字符串查找

• 查找子串：
• s.find(str, pos)：从 pos 开始查找子串 str，返回首次出现位置，未找到返回 std::string::npos。
• s.rfind(str, pos)：从 pos 开始反向查找。

  std::string s = "Hello World";
  size_t pos = s.find("World");    // 6
  size_t rpos = s.rfind("l");      // 9

• 查找字符：
• s.find_first_of(str, pos)：查找 str 中任意字符首次出现的位置。
• s.find_last_of(str, pos)：查找 str 中任意字符最后出现的位置。

  std::string s = "Hello";
  size_t pos = s.find_first_of("lo");  // 2 ('l')
  size_t last = s.find_last_of("lo");  // 4 ('o')

• 查找不匹配：
• s.find_first_not_of(str, pos)：查找第一个不属于 str 的字符。

  std::string s = "Hello";
  size_t pos = s.find_first_not_of("Hel");  // 3 ('o')

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5. 子串与比较

• 获取子串：
• s.substr(pos, n)：从 pos 开始取 n 个字符。

  std::string s = "Hello World";
  std::string sub = s.substr(6, 5);  // "World"

• 比较：
• s.compare(str)：比较字符串，等于 0，小于返回负值，大于返回正值。
• 直接使用 ==, <, > 等操作符。

  std::string s1 = "apple";
  std::string s2 = "banana";
  if (s1 < s2) std::cout << "s1 < s2" << std::endl;  // 输出

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6. 转换与输入输出

• 与 C 风格字符串转换：
• s.c_str()：返回 const char*，以空字符结尾。
• s.data()：返回字符数组指针（C++11 起，可修改）。

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

• 数字与字符串转换（C++11 起）：
• std::to_string(val)：将数字转换为字符串。
• std::stoi(s), std::stol, std::stod：字符串转数字。

  std::string s = std::to_string(123);  // "123"
  int n = std::stoi("456");            // 456

• 输入输出：
• 使用 std::cin 和 std::cout：

  std::string s;
  std::getline(std::cin, s);  // 读取整行
  std::cout << s << std::endl;

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7. 迭代与遍历

• 迭代器：
• s.begin(), s.end()：返回字符串的起始和结束迭代器。
• s.rbegin(), s.rend()：反向迭代器。

  std::string s = "Hello";
  for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) {
      std::cout << *it;  // H e l l o
  }

• 范围 for 循环（C++11 起）：

  for (char c : s) {
      std::cout << c;  // H e l l o
  }

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8. 注意事项与最佳实践

• 越界检查：
• 使用 at() 而非 [] 以确保边界安全，捕获 std::out_of_range 异常。
• 性能优化：
• 使用 reserve() 预分配空间，减少动态分配。
• 避免频繁拼接小字符串，考虑使用 std::stringstream 或预分配。
• 异常处理：
• stoi, at 等可能抛出异常，需用 try-catch 处理：

  try {
      int n = std::stoi("abc");  // 抛出 std::invalid_argument
  } catch (const std::exception& e) {
      std::cerr << "Error: " << e.what() << std::endl;
  }

• 编码问题：
• std::string 处理的是字节序列，处理 Unicode 时需使用 std::wstring 或第三方库（如 ICU）。
• C++17/20 新特性：
• C++17 引入 std::string_view，用于只读字符串视图，避免拷贝。

  std::string_view sv = "Hello";
  std::cout << sv << std::endl;  // Hello

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9. 示例综合应用

以下是一个综合示例，展示字符串操作的常见场景：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string s = "Hello, World!";

    // 基本信息
    std::cout << "Length: " << s.size() << std::endl;  // 13

    // 查找与替换
    size_t pos = s.find("World");
    if (pos != std::string::npos) {
        s.replace(pos, 5, "C++");
    }
    std::cout << "After replace: " << s << std::endl;  // Hello, C++!

    // 拼接与插入
    s += " Welcome";
    s.insert(7, "Great ");  // Hello, Great C++! Welcome
    std::cout << s << std::endl;

    // 子串
    std::string sub = s.substr(7, 5);  // Great
    std::cout << "Substring: " << sub << std::endl;

    // 遍历
    for (char& c : s) {
        c = std::toupper(c);  // 转换为大写
    }
    std::cout << "Uppercase: " << s << std::endl;  // HELLO, GREAT C++! WELCOME

    return 0;
}

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10. 总结

std::string 提供了丰富的接口，涵盖字符串的构造、修改、查找、比较和转换等功能。通过熟练使用上述函数，并结合迭代器、异常处理和性能优化技巧，可以高效处理字符串相关任务。建议通过编写小项目（如文本解析器或字符串处理工具）巩固掌握。

如果需要针对特定场景的深入讲解或更多示例，请告诉我！