从零到一学习C++（基础篇） 作者：羡鱼肘子
温馨提示1：本篇是记录我的学习经历，会有不少片面的认知，万分期待您的指正。
温馨提示2：本篇会尽量用更加通俗的语言介绍c++的基础，用通俗的语言去解释术语。
温馨提示3：看本篇前可以先了解前篇的内容，知识体系会更加完整哦。
从零到一学习c++（基础篇--筑基期五-数组、指针）-CSDN博客
标准库类型：string
C++中的标准库类型
std::string，它是C++中用于处理字符串的类，比C风格的字符数组更强大、更安全。
一、std::string 是什么？
std::string 是 C++ 标准库提供的一个“字符串类”，专门用来处理文本数据。你可以把它想象成一个“智能的字符数组”，它不仅能存储一串字符（比如 "Hello"），还能帮你完成很多常见的字符串操作，比如拼接、查找、替换等。
术语解释
-
字符串：一串字符的集合，比如
"Hello World"。 -
字符数组：C 语言中用来表示字符串的方式，比如
char str[] = "Hello"。 -
类：C++ 中的一种数据类型，可以包含数据（成员变量）和操作数据的方法（成员函数）。
-
动态内存管理：
std::string会自动分配和释放内存，不需要手动管理。
二、std::string 的基本用法
1. 定义和初始化
你可以用多种方式创建一个 std::string 对象，比如直接赋值、用构造函数初始化，或者用重复字符初始化。
代码示例
#include <string> // 必须包含这个头文件std::string str1; // 默认初始化，空字符串
std::string str2 = "Hello"; // 用C风格字符串初始化
std::string str3("World"); // 用构造函数初始化
std::string str4(5, 'A'); // 初始化包含5个'A'的字符串
std::string str5 = str2; // 用另一个string对象初始化术语解释
-
默认初始化：创建一个空字符串。
-
C风格字符串：以
\0结尾的字符数组，比如"Hello"。 -
构造函数：类的特殊函数，用于初始化对象。
2. 访问字符
你可以像访问数组一样访问字符串中的某个字符，比如 str[1] 表示字符串中的第二个字符。
代码示例
std::string str = "Hello";
char ch1 = str[1]; // ch1 = 'e'（下标从0开始）
char ch2 = str.at(1); // ch2 = 'e'（推荐用at()，因为它会检查越界）术语解释
-
下标运算符
[]：直接访问字符，不检查越界。 -
at()方法：访问字符时会检查下标是否越界，如果越界会抛出异常。（推荐哦）
3. 获取字符串长度
用 size() 或 length() 方法可以获取字符串的长度，比如 "Hello" 的长度是 5。
代码示例
std::string str = "Hello";
int len = str.size(); // len = 5
int len2 = str.length(); // len2 = 5术语解释
-
长度：字符串中字符的个数。
温馨小贴士：
string 存的字符串末尾有'\0'吗？我们可以这样理解：
1.
std::string的存储方式
std::string是一个 C++ 标准库中的类，它的内部实现通常是一个动态分配的字符数组（类似于char[]），但它并不依赖\0来表示字符串的结束。
C风格字符串：C语言中的字符串是以
\0结尾的字符数组，比如char str[] = "Hello";，它的内存布局是{'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}。
std::string：std::string并不需要\0来表示字符串的结束，因为它内部会记录字符串的长度（通过size()或length()获取）。
2.
std::string的末尾是否有\0？
默认情况下：
std::string的末尾不一定有\0，因为它不依赖\0来判断字符串的结束。特殊情况下：如果你通过
c_str()或data()方法获取std::string的内部字符数组，那么返回的字符数组会以\0结尾。代码示例
#include <iostream> #include <string>int main() {std::string str = "Hello";std::cout << "String: " << str << std::endl;std::cout << "Length: " << str.size() << std::endl; // 输出 5// 使用 c_str() 获取 C风格字符串const char* cstr = str.c_str();std::cout << "C-style string: " << cstr << std::endl; // 输出 "Hello"std::cout << "C-style string length: " << strlen(cstr) << std::endl; // 输出 5return 0; }解释
str.size()返回的是字符串的实际长度（5），不包括\0。
c_str()返回的 C风格字符串会以\0结尾，因此strlen(cstr)也是 5。
3. 为什么
c_str()会返回以\0结尾的字符串？
c_str()是为了兼容 C 风格的字符串操作（比如与 C 函数交互）。C 风格的字符串需要以\0结尾，因此c_str()会在内部字符数组的末尾添加一个\0，并返回指向该数组的指针。注意哦
c_str()返回的指针指向std::string的内部数据，不要修改它。如果
std::string的内容被修改（比如通过append()、erase()等操作），c_str()返回的指针可能会失效。
4.
data()和c_str()的区别
c_str()：返回一个以\0结尾的 C风格字符串。
data()：返回指向内部字符数组的指针，不保证以\0结尾（在 C++11 之前）。从 C++11 开始，data()和c_str()的行为一致，都会返回以\0结尾的字符数组。代码示例
#include <iostream> #include <string>int main() {std::string str = "Hello";const char* cstr = str.c_str();const char* data = str.data();std::cout << "c_str(): " << cstr << std::endl; // 输出 "Hello"std::cout << "data(): " << data << std::endl; // 输出 "Hello"return 0; }
5. 小结
std::string内部存储的字符串末尾不一定有\0，因为它通过size()记录字符串长度。
c_str()和data()返回的字符数组会以\0结尾，这是为了兼容 C 风格的字符串操作。要记住哦，一定不要假设
std::string的末尾有\0，除非你通过c_str()或data()获取了它的内部字符数组。
6. 常见问题
Q1：为什么
std::string不需要\0结尾？因为
std::string是一个类，它内部会记录字符串的长度（通过size()或length()），所以不需要依赖\0来判断字符串的结束。Q2：如果我自己在
std::string中插入\0，会怎么样？
std::string允许存储\0，但它不会将其视为字符串的结束符。例如：std::string str = "Hello\0World"; std::cout << str << std::endl; // 输出 "Hello" std::cout << str.size() << std::endl; // 输出 11
str.size()返回的是 11，因为\0也被视为一个字符。输出时，
std::cout会停在第一个\0处，因此只输出"Hello"。Q3：如何正确处理包含
\0的字符串？如果需要处理包含
\0的字符串，可以使用std::string的data()或c_str()方法，并结合size()来获取完整的字符串内容。
4. 字符串拼接
拼接字符串非常简单，直接用 + 或者 +=，比如 "Hello" + " World" 结果是 "Hello World"。
代码示例
std::string str1 = "Hello";
std::string str2 = "World";
std::string result = str1 + " " + str2; // result = "Hello World"str1 += " C++"; // str1 变成 "Hello C++"std::string str1 = "Hello";
std::string str2 = "World";
std::string result = str1 + " " + str2; // result = "Hello World"str1 += " C++"; // str1 变成 "Hello C++"术语解释
-
拼接：将两个字符串连接在一起。
5. 比较字符串
可以用 ==、!=、<、> 等运算符来比较字符串，比如 "apple" < "banana" 结果是 true。
代码示例
std::string str1 = "apple";
std::string str2 = "banana";
if (str1 < str2) {cout << "apple comes before banana";
}术语解释
-
字典序：字符串的比较规则，类似于字典中单词的排序。
6. 子串操作
用 substr() 方法可以截取字符串的一部分，比如从 "Hello World" 中截取 "World"。
代码示例
std::string str = "Hello World";
std::string sub = str.substr(6, 5); // 从第6个字符开始，截取5个字符
cout << sub; // 输出 "World"术语解释
-
子串：字符串的一部分。
7. 查找和替换
用 find() 方法可以查找某个子字符串的位置，用 replace() 方法可以替换字符串中的某一部分。
代码示例
std::string str = "Hello World";
size_t pos = str.find("World"); // 返回子串的起始位置
if (pos != std::string::npos) {cout << "Found at position: " << pos; // 输出6
}std::string str = "Hello World";
str.replace(6, 5, "C++"); // 从第6个字符开始，替换5个字符为"C++"
cout << str; // 输出 "Hello C++"术语解释
-
查找：在字符串中搜索某个子串。
-
替换：将字符串中的某一部分替换为新的内容。
8. 插入和删除
用 insert() 方法可以在字符串中插入字符或字符串，用 erase() 方法可以删除字符串中的某一部分。
代码示例
std::string str = "Hello";
str.insert(5, " World"); // 在第5个位置插入 " World"（World前有个空格的）
cout << str; // 输出 "Hello World"str.erase(5, 6); // 从第5个字符开始，删除6个字符
cout << str; // 输出 "Hello"术语解释
-
插入：在字符串的某个位置添加新的内容。
-
删除：移除字符串中的某一部分。
温馨小贴士：
string中的位置是下标的位置吗？
是的！在
std::string中，位置（position）是基于下标（index）的，而下标是从0开始计数的。因此，str.insert(5, " World")中的5表示的是下标为 5 的位置。1. 下标从 0 开始
在 C++ 中，字符串的下标是从
0开始的。例如：std::string str = "Hello";字符串
"Hello"的下标分布如下：
字符 H e l l o 下标 0 1 2 3 4
字符
H的下标是0。字符
o的下标是4。
2.
insert方法的参数
insert方法的第一个参数是插入位置的下标，第二个参数是要插入的字符串。str.insert(5, " World");
5是插入位置的下标。
" World"是要插入的字符串。
3. 插入位置的含义
当下标为
5时，表示在字符串的第5个位置插入新的内容。对于字符串
"Hello"，下标5实际上是指字符串的末尾，因为"Hello"的下标范围是0到4。插入过程：
原字符串：
"Hello"（下标0到4）。在下标
5的位置插入" World"。结果：
"Hello World"。
4. 验证插入位置
我们可以通过打印字符串的每个字符及其下标来验证插入位置：
#include <iostream> #include <string>int main() {std::string str = "Hello";str.insert(5, " World"); // 在下标 5 的位置插入 " World"std::cout << str << std::endl; // 输出 "Hello World"// 打印每个字符及其下标for (size_t i = 0; i < str.size(); ++i) {std::cout << "下标 " << i << ": " << str[i] << std::endl;}return 0; }输出：
Hello World 下标 0: H 下标 1: e 下标 2: l 下标 3: l 下标 4: o 下标 5: 下标 6: W 下标 7: o 下标 8: r 下标 9: l 下标 10: d解释：
下标
5的位置是空格字符（' '），这是插入的" World"的第一个字符。插入后，字符串的长度变为
11，下标范围是0到10。
5. 其他插入位置的例子
例子 1：在字符串中间插入
std::string str = "Hello"; str.insert(2, " World"); // 在下标 2 的位置插入 " World" std::cout << str << std::endl; // 输出 "He Worldllo"解释：
在下标
2的位置插入" World"。插入后，字符串变为
"He Worldllo"。例子 2：在字符串开头插入
std::string str = "Hello"; str.insert(0, "World "); // 在下标 0 的位置插入 "World " std::cout << str << std::endl; // 输出 "World Hello"解释：
在下标
0的位置插入"World "。插入后，字符串变为
"World Hello"。
小结
insert方法的第一个参数是下标位置，从0开始计数。在
str.insert(5, " World")中，5表示下标为5的位置，即字符串的末尾。插入后，字符串变为
"Hello World"。
9.std::string 的输入输出
1. 输入
-
使用
cin输入字符串（遇到空格会停止）：std::string str; cin >> str; // 输入 "Hello World"，str 只会存储 "Hello" -
使用
getline()输入整行字符串：std::string str; getline(cin, str); // 输入 "Hello World"，str 存储 "Hello World"
2. 输出
-
使用
cout输出字符串：std::string str = "Hello World"; cout << str; // 输出 "Hello World"
三、std::string 的底层实现
std::string 的底层通常是一个动态分配的字符数组，它会自动管理内存。当字符串长度增加时，会自动分配更大的内存；当字符串被销毁时，会自动释放内存。
术语解释
-
动态分配：根据需要分配内存，而不是固定大小。
-
内存管理：自动分配和释放内存，避免内存泄漏。
四、std::string 的常用成员函数
| 函数名 | 功能描述 |
|---|---|
size() | 返回字符串的长度 |
length() | 返回字符串的长度 |
empty() | 判断字符串是否为空 |
clear() | 清空字符串 |
c_str() | 返回C风格字符串（const char*） |
find() | 查找子串 |
replace() | 替换子串 |
substr() | 获取子串 |
insert() | 插入字符或字符串 |
erase() | 删除字符 |
push_back() | 在末尾添加字符 |
pop_back() | 删除末尾字符 |
五、std::string 的注意事项
1. c_str() 的使用
-
c_str()返回一个C风格字符串（const char*），常用于与C函数交互。 -
注意：返回的指针指向
std::string的内部数据，不要修改它。
2. 性能问题
-
std::string的动态内存分配可能会导致性能开销，但在大多数情况下可以忽略。
3. 与C风格字符串的转换
-
从
std::string到C风格字符串：使用c_str()。-
从C风格字符串到
std::string：直接赋值。
-
六、总结
std::string 是 C++ 中处理字符串的核心工具，功能强大且易于使用。通过掌握它的基本用法和高级特性，可以轻松应对各种字符串处理任务。以下是一些关键点：
-
初始化：支持多种初始化方式，灵活方便。
-
操作：支持拼接、查找、替换、截取等常见操作。
-
性能：自动管理内存，性能足够满足大多数场景。
-
扩展：结合标准库算法（如
std::find、std::replace），可以实现更复杂的功能。
下一篇会开始学习vector，让我们一起加油！！！
