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1.聲明一個C++字符串
聲明一個字符串變量很簡單:
string Str;
這樣我們就聲明了一個字符串變量,但既然是一個類,就有構造函數和析構函數。上面的聲明沒有傳入參數,所以就直接使用了string的默認的構造函數,這個函數所作的就是把Str初始化為一個空字符串。String類的構造函數和析構函數如下:
a) string s; //生成一個空字符串s
b) string s(str) //拷貝構造函數 生成str的復制品
c) string s(str,stridx) //將字符串str內“始于位置stridx”的部分當作字符串的初值
d) string s(str,stridx,strlen) //將字符串str內“始于stridx且長度頂多strlen”的部分作為字符串的初值
e) string s(cstr) //將C字符串作為s的初值
f) string s(chars,chars_len) //將C字符串前chars_len個字符作為字符串s的初值。
g) string s(num,c) //生成一個字符串,包含num個c字符
h) string s(beg,end) //以區間beg;end(不包含end)內的字符作為字符串s的初值
i) s.~string() //銷毀所有字符,釋放內存
0 前言: string 的角色
C++ 語言是個十分優秀的語言,但優秀并不表示完美。還是有許多人不愿意使用C或者C++,為什么?原因眾多,其中之一就是C/C++的文本處理功能太麻煩,用起來很不方便。以前沒有接觸過其他語言時,每當別人這么說,我總是不屑一顧,認為他們根本就沒有領會C++的精華,或者不太懂C++,現在我接觸perl, php, 和Shell腳本以后,開始理解了以前為什么有人說C++文本處理不方便了。
舉例來說,如果文本格式是:用戶名 電話號碼,文件名name.txt
...
現在我們需要對用戶名排序,且只輸出不同的姓名。
那么在shell 編程中,可以這樣用:
簡單吧?
如果使用C/C++ 就麻煩了,他需要做以下工作:
先打開文件,檢測文件是否打開,如果失敗,則退出。
聲明一個足夠大得二維字符數組或者一個字符指針數組
讀入一行到字符空間
然后分析一行的結構,找到空格,存入字符數組中。
關閉文件
寫一個排序函數,或者使用寫一個比較函數,使用qsort排序
遍歷數組,比較是否有相同的,如果有,則要刪除,copy...
輸出信息
你可以用C++或者C語言去實現這個流程。如果一個人的主要工作就是處理這種類似的文本(例如做apache的日志統計和分析),你說他會喜歡C/C++么?
當然,有了STL,這些處理會得到很大的簡化。我們可以使用 fstream來代替麻煩的fopen fread fclose, 用vector 來代替數組。最重要的是用 string來代替char * 數組,使用sort排序算法來排序,用unique 函數來去重。聽起來好像很不錯 。看看下面代碼(例程1):
也還不錯吧,至少會比想象得要簡單得多!(代碼里面沒有對錯誤進行處理,只是為了說明問題,不要效仿).
當然,在這個文本格式中,不用vector而使用map會更有擴充性,例如,還可通過人名找電話號碼等等,但是使用了map就不那么好用sort了。你可以用map試一試。
這里string的作用不只是可以存儲字符串,還可以提供字符串的比較,查找等。在sort和unique函數中就默認使用了less 和equal_to函數, 上面的一段代碼,其實使用了string的以下功能:
存儲功能,在getline() 函數中
查找功能,在find() 函數中
子串功能,在substr() 函數中
string operator < , 默認在sort() 函數中調用
string operator == , 默認在unique() 函數中調用
總之,有了string 后,C++的字符文本處理功能總算得到了一定補充,加上配合STL其他容器使用,其在文本處理上的功能已經與perl, shell, php的距離縮小很多了。 因此掌握string 會讓你的工作事半功倍。
1 string 使用
其實,string并不是一個單獨的容器,只是basic_string 模板類的一個typedef 而已,相對應的還有wstring, 你在string 頭文件中你會發現下面的代碼:
由于只是解釋string的用法,如果沒有特殊的說明,本文并不區分string 和 basic_string的區別。
string 其實相當于一個保存字符的序列容器,因此除了有字符串的一些常用操作以外,還有包含了所有的序列容器的操作。字符串的常用操作包括:增加、刪除、修改、查找比較、鏈接、輸入、輸出等。詳細函數列表參看附錄。不要害怕這么多函數,其實有許多是序列容器帶有的,平時不一定用的上。
如果你要想了解所有函數的詳細用法,你需要查看basic_string,或者下載STL編程手冊。這里通過實例介紹一些常用函數。
1.1 充分使用string 操作符
string 重載了許多操作符,包括 +, +=, <, =, , [], <<, >>等,正式這些操作符,對字符串操作非常方便。先看看下面這個例子:tt.cpp(例程2)
下面是程序的輸出
有了這些操作符,在STL中仿函數都可以直接使用string作為參數,例如 less, great, equal_to 等,因此在把string作為參數傳遞的時候,它的使用和int 或者float等已經沒有什么區別了。例如,你可以使用:
有了 operator + 以后,你可以直接連加,例如:
看見其中的特點了嗎?只要你的等式里面有一個 string 對象,你就可以一直連續"+",但有一點需要保證的是,在開始的兩項中,必須有一項是 string 對象。其原理很簡單:
系統遇到"+"號,發現有一項是string 對象。
系統把另一項轉化為一個臨時 string 對象。
執行 operator + 操作,返回新的臨時string 對象。
如果又發現"+"號,繼續第一步操作。
由于這個等式是由左到右開始檢測執行,如果開始兩項都是const char* ,程序自己并沒有定義兩個const char* 的加法,編譯的時候肯定就有問題了。
有了操作符以后,assign(), append(), compare(), at()等函數,除非有一些特殊的需求時,一般是用不上。當然at()函數還有一個功能,那就是檢查下標是否合法,如果是使用:
了解了嗎?如果你希望效率高,還是使用[]來訪問,如果你希望穩定性好,最好使用at()來訪問。
1.2 眼花繚亂的string find 函數 由于查找是使用最為頻繁的功能之一,string 提供了非常豐富的查找函數。其列表如下:
以上函數都是被重載了4次,以下是以find_first_of 函數為例說明他們的參數,其他函數和其參數一樣,也就是說總共有24個函數 :
所有的查找函數都返回一個size_type類型,這個返回值一般都是所找到字符串的位置,如果沒有找到,則返回string::npos。有一點需要特別注意,所有和string::npos的比較一定要用string::size_type來使用,不要直接使用int 或者unsigned int等類型。其實string::npos表示的是-1, 看看頭文件:
find 和 rfind 都還比較容易理解,一個是正向匹配,一個是逆向匹配,后面的參數pos都是用來指定起始查找位置。對于find_first_of 和find_last_of 就不是那么好理解。
find_first_of 是給定一個要查找的字符集,找到這個字符集中任何一個字符所在字符串中第一個位置。或許看一個例子更容易明白。
有這樣一個需求:過濾一行開頭和結尾的所有非英文字符。看看用string 如何實現:
這里把所有的英文字母大小寫作為了需要查找的字符集,先查找第一個英文字母的位置,然后查找最后一個英文字母的位置,然后用substr 來的到中間的一部分,用于輸出結果。下面就是其結果:
Hello Word
前面的符號和后面的符號都沒有了。像這種用法可以用來查找分隔符,從而把一個連續的字符串分割成為幾部分,達到 shell 命令中的 awk 的用法。特別是當分隔符有多個的時候,可以一次指定。例如有這樣的需求:
...
我們需要以 "|" ","為分隔符,同時又要過濾空格,把每行分成相應的字段。可以作為你的一個家庭作業來試試,要求代碼簡潔。
1.3 string insert, replace, erase 了解了string 的操作符,查找函數和substr,其實就已經了解了string的80%的操作了。insert函數, replace函數和erase函數在使用起來相對簡單。下面以一個例子來說明其應用。
string只是提供了按照位置和區間的replace函數,而不能用一個string字串來替換指定string中的另一個字串。這里寫一個函數來實現這個功能:
看看如何調用:
其輸出結果:
如果不用replace函數,則可以使用erase和insert來替換,也能實現string_replace函數的功能:
當然,這種方法沒有使用replace來得直接。
2 string 和 C風格字符串 現在看了這么多例子,發現const char* 可以和string 直接轉換,例如我們在上面的例子中,使用
來代用
在C語言中只有char* 和 const char*,為了使用起來方便,string提供了三個函數滿足其要求:
其中:
1、c_str 直接返回一個以\0結尾的字符串。
2、data 直接以數組方式返回string的內容,其大小為size()的返回值,結尾并沒有\0字符。
3、copy 把string的內容拷貝到buf空間中。
你或許會問,c_str()的功能包含data(),那還需要data()函數干什么?看看源碼:
原來c_str()的流程是:先調用terminate(),然后在返回data()。因此如果你對效率要求比較高,而且你的處理又不一定需要以\0的方式結束,你最好選擇data()。但是對于一般的C函數中,需要以const char*為輸入參數,你就要使用c_str()函數。
對于c_str() data()函數,返回的數組都是由string本身擁有,千萬不可修改其內容。其原因是許多string實現的時候采用了引用機制,也就是說,有可能幾個string使用同一個字符存儲空間。而且你不能使用sizeof(string)來查看其大小。詳細的解釋和實現查看Effective STL的條款15:小心string實現的多樣性。
另外在你的程序中,只在需要時才使用c_str()或者data()得到字符串,每調用一次,下次再使用就會失效,如:
會遇到什么錯誤?當你幸運的時候pstr可能只是指向"this is Winter Hello!"的字符串,如果不幸運,就會導致程序出現其他問題,總會有一些不可遇見的錯誤。總之不會是你預期的那個結果。
3 string 和 Charactor Traits
了解了string的用法,該詳細看看string的真相了。前面提到string 只是basic_string的一個typedef。看看basic_string 的參數:
char_traits不僅是在basic_string 中有用,在basic_istream 和 basic_ostream中也需要用到。
就像Steve Donovan在過度使用C++模板中提到的,這些確實有些過頭了,要不是系統自己定義了相關的一些屬性,而且用了個typedef,否則還真不知道如何使用。
但復雜總有復雜道理。有了char_traits,你可以定義自己的字符串類型。當然,有了char_traits < char > 和char_traits < wchar_t > 你的需求使用已經足夠了,為了更好的理解string ,咱們來看看char_traits都有哪些要求。
如果你希望使用你自己定義的字符,你必須定義包含下列成員的結構:
想看看實際的例子,你可以看看sgi STL的char_traits結構源碼.
現在默認的string版本中,并不支持忽略大小寫的比較函數和查找函數,如果你想練練手,你可以試試改寫一個char_traits , 然后生成一個case_string類, 也可以在string 上做繼承,然后派生一個新的類,例如:ext_string,提供一些常用的功能,例如:
定義分隔符。給定分隔符,把string分為幾個字段。
提供替換功能。例如,用winter, 替換字符串中的wende
大小寫處理。例如,忽略大小寫比較,轉換等
整形轉換。例如把"123"字符串轉換為123數字。
這些都是常用的功能,如果你有興趣可以試試。其實有人已經實現了,看看Extended STL string。如果你想偷懶,下載一個頭文件就可以用,有了它確實方便了很多。要是有人能提供一個支持正則表達式的string,我會非常樂意用。
4 string 建議
使用string 的方便性就不用再說了,這里要重點強調的是string的安全性。
string并不是萬能的,如果你在一個大工程中需要頻繁處理字符串,而且有可能是多線程,那么你一定要慎重(當然,在多線程下你使用任何STL容器都要慎重)。
string的實現和效率并不一定是你想象的那樣,如果你對大量的字符串操作,而且特別關心其效率,那么你有兩個選擇,首先,你可以看看你使用的STL版本中string實現的源碼;另一選擇是你自己寫一個只提供你需要的功能的類。
string的c_str()函數是用來得到C語言風格的字符串,其返回的指針不能修改其空間。而且在下一次使用時重新調用獲得新的指針。
string的data()函數返回的字符串指針不會以'\0'結束,千萬不可忽視。
盡量去使用操作符,這樣可以讓程序更加易懂(特別是那些腳本程序員也可以看懂)
5 小結
難怪有人說:
string 使用方便功能強,我們一直用它!
6 附錄
string 函數列表