《C++程序设计语言》课件第14章

第14章string类14.1string概述14.2string类的构造函数与析构函数14.3string类重载的操作符14.4string类的成员函数14.5string的基本操作14.6C风格的字符串14.7迭代器14.8字符串流处理小结练习题

本章要点：

string类的构造与析构函数；

string过载的操作符；

string类中的成员函数；

string的基本操作；

string的迭代器；

string的输入/输出流。

14.1string概述

C++本身不支持内置的字符串类型，但它却提供了两种处理字符串的方法：第一，可以利用传统的以Null结束的字符数组(或指针)，这种字符串常称为C风格的字符串；第二，一个字符串作为标准库string类的一个实例(对象)进行处理。由于string类不仅使用广泛，而且功能强大且安全可靠(集成了所有对字符串的操作及不会产生越界问题)，本章我们将重点讨论string类。实际上，string类是basic_string类的一个子类。basic_string有两个子类：一个是支持其字符为char类型的字符串string类，另一个是支持宽字符w_char字符串的wstring类。因编程中常用char类型的字符串，因此本章我们仅讨论string类。C++标准类库中的string类的定义包含在<string>头文件中。

string类功能非常强大，它有多个过载的构造函数和成员函数。本章我们不可能详尽地介绍其全部内容，仅介绍其最常用的若干功能。一旦读者对string有了一般性的了解，深入探究和掌握string类的其它内容必是水到渠成之事。

14.2string类的构造函数与析构函数

string类提供了一组过载的构造函数，如表14.1所示。下面我们给出利用这些构造函数创建string对象的程序实例。

voidf(char*p,vector<char>&v)

{

strings0;

//创建一个具有空串的string对象s0

strings01=“”;//创建一个具有空串的string对象s01

strings1=‘a’;

//错误!没有从char到string的转换

strings2=7;

//错误!没有从int到string的转换 strings3(7);

//错误!没有取一个整数参数的构造函数

strings4(7,‘a’);

//生成有7个‘a’的string对象，即“aaaaaaa”

strings5=“Frodo”;

//生成一个“Frodo”string对象

strings6=s5;

//生成s5的一个副本

strings7(s5,3,2);

//生成以s5中下标从3开始，字符个数为2的string对象，即“do”

strings8(p+7,3);//生成以p+7开始的3个字符的string对象

strings9(p,7,3); //生成和s8同样的string对象

strings10(v.begin(),v.end()); //生成从v复制所有字符的

string对象

}

14.3string类重载的操作符

string类重载了若干操作符，所重载的操作符如表14.2所示。这些重载的操作符每一种又都具有多种重载形式，具体请参见相关文献和书籍。由于在string类中过载了这些操作符，因此可将这些操作符直接作用于string对象，而不再需要调用诸如strcpy()或strcat()之类的C库函数。又由于string类具有从char*类型到string类型的自动转换功能，因此，运用这些操作符的操作数类型可取string或char*类型。

下面给出一个程序实例，以展示上述过载操作符的基本用法。

//Ashortstringdemonstration

#include<iostream>

#include<string>

usingnamespacestd;

intmain()

{ stringstr1("Alpha");

stringstr2("Beta");

stringstr3("Omega");

stringstr4;

stringstr5(str1);

//outputstringobject

cout<<"Thestringstr5is"<<str5<<endl;

//assignastring

str4=str1;

cout<<"Thestringstr1is"<<str1<<endl;

cout<<"Thestringstr4is"<<str4<<endl;

//concatenatetwostrings

str4=str1+str2;

cout<<"Thestringstr4is"<<str4<<endl;

//concatenateastringwithaC-string

str4=str1+"to"+str3;

cout<<"Thestringstr4is"<<str4<<endl;

//comparestrings

cout<<"str3>str1is"<<str3>str1<<endl;

cout<<"str2==str1is"<<str2==str1<<endl;

cout<<"Thestr3[4]is"<<str1[3]<<endl; //assignC-stringtoastringobject

str1=“Thisisanull_terminatedstring.\n”;

cout<<str1;

//inputstring

cin>>str5;

cout<<“Thestringstr5is”<<str5<<endl;

return0;

}

程序运行输出结果：

Thestringstr5isAlpha

Thestringstr1isAlpha

Thestringstr4isAlpha

Thestringstr4isAlphaBeta

Thestringstr4isAlphatoOmega

str3>str1is1

str2==str1is0

Thestr3[4]ish

Thisisanull_terminatedstring.

STL //键盘输入STL给str5

Thestringstr5isSTL

值得注意的是：string类的对象中没有字符串结束符，另外，string类对象会自动调整其存储尺寸以存放相应长度的字符串。因此，当分配或连接字符串时，目标字符串会根据需求扩展其大小以便适应新的字符串长度，所以string对象不会出现越界问题。string对象的这种动态特性是它们优于以Null结束的C风格字符串的诸多方面之一。

14.4string类的成员函数

虽然利用string过载的操作符可方便地实现对string/char*对象的操作，但更复杂和精细的操作仍需要string的成员函数完成。string类提供了大量的成员函数，以完成string类对象的基本字符串的各种操作，如串接、复制、按下标访问元素、插入、删除等操作。表14.3列出了string类的一些常用成员函数。

14.5string的基本操作

14.5.1元素访问

可以通过string类过载的下标运算符[]和提供的成员函数at()对string对象进行元素访问。两类操作的界面如下：

//不带越界检查的元素访问

conststring&operator[](size_typen)const;

string&operator[](size_typen);

//带有越界检查的元素访问

conststring&at(size_typen)const;

string&at(size_typen);用at()方法访问string对象中的元素时，当发生越界时系统将抛出out_of_range异常。

string缺少front()(取第一个元素)和back()(取最后一个元素)方法。因此，要访问一个string对象s的第一个和最后一个元素，必须采用s[0]和s[s.length()-1]的方式进行。另外需注意的是，&s[0]不等于s。14.5.2赋值

string的赋值操作由过载的赋值运算符“=”和成员函数assign()提供。两类操作的界面如下：

string&operator=(conststring&s);

string&operator=(constchar*s);

string&operator=(constcharc);

string&assign(conststring&s);

string&assign(conststring&s,size_typestart,size_typenum);

string&assign(constchar*p,size_typenum);

string&assign(constchar*p);

string&assign(size_typenum,charc);

template<classT>string&assign(Tfirst,Tlast);

在赋值操作中，C++仍然采用的是值赋值，亦即在将一个串赋值给另一个串时，被赋值的串将被复制，赋值之后存在着两个相互独立的同样的串。例如：

voidg()

{

strings1=“Teacher”;

strings2="Student";

s1=s2;//s1和s2都是“Student”，且相互独立

}

注意上述第三种赋值过载算符形式，它提供了将字符赋给一个string的方法(但不允许用赋值初始化一个新的string对象)。例如：

strings=‘a’; //错误!不允许用char初始化一个string对象

s=‘a’;

//可以用一个char赋给一个string对象14.5.3从string转换到C风格的字符串

可以用一个char*(Ｃ风格的字符串)去初始化或赋值给一个string对象。反过来，string类提供了一个从string类到char*的转换，这个功能可用如下成员函数实现：

constchar*c_str()const;

constchar*data()const;

size_typecopy(char*p,size_typenum,size_typestart=0)const;

c_str()函数很像data()，只是它在最后加上了一个串结束符0。换句话说，data()产生的是字符数组，而c_str()产生的是一个C风格的字符串。以上函数主要是允许使用以C风格字符串为参数的函数。下面给出两个程序实例，以展示上述三个成员函数的基本用法。14.5.4字符串的比较

一个string串既可以和同类型的string串进行比较，也可以和char*类型的串进行比较。在string中实现字符串比较可采用过载的关系运算符和compare()成员函数。下面是compare()成员函数接口：

intcompare(conststring&s)const;

intcompare(constchar*p)const;

intcompare(size_typestart,size_typenum,conststring&s)const;

intcompare(size_typestart,size_typenum,conststring&s,size_typestart1,size_type um1)const;

intcompare(size_typestart,size_typenum,constchar*p,size_typenum1=npos)const;

如果compare()函数的参数中提供了比较位置和大小，那么比较中就只用指定的子串进行比较。两个串的比较是按其字符的字典次序进行的，若小于，则返回一个负值，等于返回值0，大于则返回一个正值。下面给出一个程序示例，以展示字符串比较操作。程序运行输出结果：

s1:Testingthecomparisonfunctions.

s2:Hello

s3:stinger

z1:Hello

s1>z1

pare(s2)>0

pare(2,5,s3,0,5)==0

pare(0,s2.size(),s2)==014.5.5附加与插入

一旦建立了一个串，就可以对其进行附加操作，该操作是由string类过载的操作符+、+=以及append()成员函数实现的。

另外，也可以在一个串的某个字符位置前进行插入操作，这是由insert()成员函数实现的。因为insert()操作会带来串中多个字符的移动，所以，该操作的效率低于附加操作的

效率。

在string类中操作符+、+=具有多种过载形式，同样，append()和insert()也有多种过载形式，在此不一一列举，有兴趣的读者请参阅相关文献或书籍。14.5.6查找子串

在string中提供了大量的多种形式的查找子串的成员函数。这些成员函数都是const成员函数，它们找出子串的下标位置而不修改串的值。该功能是由find()、rfind()、find_first_of()、find_last_of()、find_first_not_of()、find_last_not_of()实现的。由于查找子串的成员函数太多，我们在此不一一列举。有兴趣的读者请参阅相关文献或书籍。

利用各种形式的find()查找子串位置时，若没有找到，则函数返回一个npos，它表示一个非法的字符位置，此时系统会抛出out_of_range异常。正常情况下，find()函数应返回一个unsigned类型(size_type)的值。

(find)“subtree”wasfoundat:23

(rfind)“subtree”wasfoundat:102

(find_first_of)characterfrom“qpxz”at:62

(find_last_of)characterfrom“qpxz”at:144

(find_first_not_of)firstcharacternot

containedin“heTvlusinodrpayft”:25

(find_last_not_of)firstcharacternot

containedin"heTvlusinodrpayft":12114.5.7替换

在string中提供了多种过载形式的replace()方法用于实现用一些新的字符去替换一个子串。replace方法的接口如下：在进行了字符串的替换动作后，新串将根据情况做大小尺寸的动态调整。

replace()方法的简单应用见下例：

void()

{

strings=“butIhavehearditwordsevenifyoudon‘tbelieveinit.”;

s.erase(0,4);

//删除s中开始的“but”

s.replace(s.find(“evem”),4,“only”);//用“only”替换“even”

s.replace(s.find(“don’t”),5,“”); //用“”替换“don‘t”

}14.5.8求子串

求string对象的子串的方法是substr()方法。substr的接口如下：

string&substr(size_typestart,size_typenum=npos)const14.5.9string对象的大小和容量

求string对象的大小和容量是通过如下string类成员函数实现的：

size_typesize()const;

size_typemax_size()const;

size_typelength()const;

boolempty()const;

voidresize(size_typenum,charc);

voidresize(size_typenum);

size_typecapacity()const;

voidreserve(res_arg=0);

Allocatorget_allocator()const;//获得内存分配管理器14.5.10输入输出

可利用string类中过载的>>和<<运算符进行string对象的输入输出。利用>>运算符进行字符串的输入时，当遇到whitespace时，输入自动结束。此时可利用string中的getline()方法从输入流中读入一整行字符(以eol结束的字符串)。下面给出一个程序示例，以展示string对象的输入输出方法。程序运行输出结果：

Pleaseenteryourname:Liyanni

Hello,Liyanni!

Pleaseenteryourname:Liyanni

Hello,Li!

从以上示例程序可看出，“>>”运算符只读入串中第一个空白处前的字符串，欲读入整个字符串，需采用getline()方法。

14.6C风格的字符串

所谓C风格的字符串，即带有串结束符Null或0值的串。在C标准例程库中提供了若干对C风格字符串操作的函数，下面我们进行简要介绍。14.6.1C字符串操作函数

在C标准例程库(<string.h>(老版本库)和<cstring>(新标准库))中提供了若干操作C风格字符串的函数，它们是：

char*strcpy(char*p,constchar*q);

//复制q到p，包括串结束符

char*strcat(char*p,constchar*q);

//将q附加到p后，包括串结束符

char*strncpy(char*p,constchar*q,intn);

//从q复制n个字符到p中,

包括串结束符

char*strncat(char*p,constchar*q,intn);

//将q的n个字符附加到p

后，包括串结束符

size_tstrlen(constchar*p);

//求串的长度，不计串结束符14.6.2将数值字符串转换到数值的函数

在<stdlib.h>(老版本库)和<cstdlib>(新标准库)中提供了几个很有用的将表示数值的字符串转换到数值的函数，它们是：

//将p[]转换到double(字母到double数值)

doubleatof(constchar*p);

//将p[]转换到double(字符串到double数值)

doublestrtod(constchar*p,char**end);

//将p[]转换到int,假定基数为10

intatoi(constchar*p);

//将p[]的字符转换到long,假定基数为10

longatol(constchar*p);

//将p[]的字符串转换到long,假定基数为b

longstrtol(constchar*p,char**end,intb)14.6.3字符分类

在<ctype.h>和<cctype>中，标准库提供了一组很有用的函数，用于处理ASCII或者其它类似的字符集：

intisalpha(intc);//判断c是否为字母字符

intisupper(intc);//判断c是否为大写字母字符

intislower(intc);//判断c是否为小写字母字符

intisdigit(intc);//判断c是否为十进制数字字母字符

intisxdigit(intc);//判断c是否为十六进制数字字母字符

intisspace(intc); //判断c是否为空格或换行等字符

itniscntrl(intc); //判断c是否为控制字符

intispunct(intc); //判断c是否为标点符号字符

intisalnum(intc); //判断c是否为字母/数字字符

intisprint(intc); //判断c是否为可打印字符

intisgraph(intc); //判断c是否为字母/数字/标点符

号字符

inttoupper(intc); //将c转换成大写

inttolower(intc); //将c转换成小写

14.7迭代器

string类提供了向前(逆序)和向后(顺序)遍历string中字符的迭代器(Iterator)。迭代器类似于指针，但其忽略所指对象的类别。通过迭代器可访问string对象中的字符。注意：利用迭代器访问串中的字符时，它不检查string对象串的范围。string类提供向后遍历的常量迭代器string::const_iterator和非常量迭代器string::iterator，它同时还提供向前遍历的常量迭代器const_reverse_iterators和非常量迭代器reverse_iterators。其中常量迭代器不能修改所迭代的字符串中的内容，而非常量迭代器可修改所迭代的字符串中的内容。在采用迭代器向后访问串中的内容时，string类提供了成员函数begin(获得串的起始位置)和end(获得串中最后一个字符的下一个字符的位置)；向前访问串中的内容时，string类提供了成员函数rbegin(获得串的起始位置)和rend(获得串中最后一个字符的下一个字符的位置)。类string迭代器及相应的成员函数请参见表14.3。下面给出string迭代器的一个简单应用示例。程序运行输出结果：

s=Testingiterators

(