6 C++ 标准库类型 string

标准库类型string表示可变长的字符序列，使用string类型必须首先包含头文件#include <string>。作为标准库的一部分，string定义在命名空间std中。

1 定义和初始化`string`对象

下表列出了初始化string对象的方式。

表 1：初始化`string`
	语句	描述
1	`string s1`	默认初始化，`s1`是一个空字符串。
2	`string s2(s1)`	`s2`是`s1`的副本。
3	`string s2 = s1`	等价于`s2(s1)`，`s2`是`s1`的副本。
4	`string s3("value")`	`s3`是字面值`"value"`的副本，除了字面值最后的那个空字符外。
5	`string s3 = "value"`	等价于`s3("value")`，`s3`是字面值`"value"`的副本。
6	`string s4(n, 'c')`	把`s4`初始化为由连续`n`个字符`c`组成的串。

2 读写`string`对象

2.1 输入输出流

输入输出流也可以读写string对象，例如：

string s;                       // 默认初始化空字符串
std::cin >> s;                  // 将 string 对象读入 s，遇到空白停止
std::cout << s << std::endl;    // 输出 s

在执行读取操作时，string对象会自动忽略开头的空白（即空格符、换行符、制表符等），并从第一个真正的字符开始读起，直到遇到下一处空白为止。因此，如果程序的输入是" Hello "，则输出将是"Hello"，输出结果中没有任何空格。
此外，也可以使用while语句实现读取未知数量的字符串对象，例如：

string word;
while (std::cin >> word) {                 // 反复读取，直至到达文件末尾std::cout << word << std::endl;        // 逐个输出单词，每个单词后面紧跟一个换行
}

2.2 使用`getline()`读取一整行

有时我们希望能在最终得到的字符串中保留输入时的空白符，这时应该用getline()函数代替原来的>>运算符。getline()函数的参数是一个输入流和一个string对象，函数从给定的输入流中读入内容，直到遇到换行符为止（注意换行符也被读进来了），然后把所读的内容存入到那个string对象中去（注意不存在换行符）。getline()只要一遇到换行符就结束读取操作并返回结果，哪怕输入的一开始就是换行符。如果输入真的一开始就是换行符，那么所得的结果是个空string。
和输入运算符一样，getline()也会返回它的流参数。因此既然输入运算符能作为判断的条件，我们也能用getline()的结果作为条件。例如，我们要读取不定数量的行：

string line;
while (getline(std::cin, line)) {        // 每次读入一整行，直至到达文件末尾std::cout << line << std::endl;
}

因为line中不包含换行符，所以我们手动地加上换行操作符。

3 字符串的运算

3.1 索引

s[n]

返回s中第n个字符的引用，位置n从 0 计起。

3.2 拼接

两个string对象相加（+）得到一个新的string对象，其内容是把左侧的运算对象和右侧的运算对象串接而成。复合赋值运算符（+=）负责把右侧string对象的内容追加到左侧string对象的后面。例如：

string s1 = "Hello, ", s2 = "World";
string s3 = s1 + s2;                // s3 的内容是 "Hello World"
s1 += s2;                           // 等价于 s1 = s1 + s2

即使一种类型并非所需，我们也可以使用它，前提是该种类型可以自动转换成所需的类型。因为标准库允许把字符字面值和字符串字面值转换成string对象，所以在需要string对象的地方就可以使用这两种字面值来替代。当把string对象和字符字面值及字符串字面值混在一条语句中使用时，必须确保每个加法运算符的两侧的运算对象至少有一个是string对象。例如：

string s4 = s1 + ", ";              // 正确：把一个 string 对象和一个字面值相加
string s5 = "Hello" + ", ";         // 错误：两个运算对象都不是 string
string s6 = s1 + ", " + "World";    // 正确：每个加法运算符都有一个运算对象是 string
string s7 = "Hello" + ", " + s2;    // 错误：不能把字面值直接相加

警告：因为某些历史原因，也为了与 C 兼容，所以 C++ 中的字符串字面值并不是标准库类型string的对象。切记，字符串字面值与string是不同的类型。

3.3 比较

s1 == s2、s1 != s2

如果s1和s2中所含的字符完全一样，则它们相等。

<、<=、>、>=

利用字符在字典中的顺序进行比较。

4 常用方法

4.1 长度

s.size()

返回字符串s中字符的个数，即对象的长度。

s.empty()

s为空返回true，否则返回false。

4.2 子字符串操作

s.substr(pos, n)

返回原始string对象的一部分或全部的拷贝。传递给substr()的是可选的开始位置和计数值。例如：
string s("Hello World");
string s2 = s.substr(0, 5);      // s2 = Hello
string s3 = s.substr(6);         // s3 = World
string s4 = s.substr(6, 11);     // s4 = World
string s5 = s.substr(12);        // 抛出一个 out_of_range 异常
如果开始位置超过了string的大小，则会抛出一个out_of_range异常。如果开始位置加上计数值大于string的大小，则会调整计数值，只拷贝到string的末尾。

4.3 处理`string`对象中的字符

我们经常需要单独处理string对象中的字符。这类处理的一个关键问题是如何获取字符本身。另一个关键问题是要知道能改变某个字符的特性。在cctype头文件中定义了一组标准库函数来处理这部分工作，下表列出了主要的函数名及其含义。

表 2：`cctype`头文件中的函数。
	语句	描述
1	`isalpha(c)`	`c`是否为字母。
2	`isdigit(c)`	`c`是否为数字。
3	`isalnum(c)`	`c`是否为字母或数字。
4	`islower(c)`	`c`是否为小写字母。
5	`isupper(c)`	`c`是否为大写字母。
6	`isxdigit(c)`	`c`是否为十六进制数字。
7	`iscntrl(c)`	`c`是否为控制字符。
8	`isgraph(c)`	`c`是否为不是空格但可打印。
9	`isprint(c)`	`c`是否为可打印字符（即空格或具有可视形式）。
10	`ispunct(c)`	`c`是否为标点符号（即不是控制字符、数字、字母、可打印空白中的一种）。
11	`isspace(c)`	`c`是否为空白（即空格、横向制表符、纵向制表符、回车符、换行符、进纸符）。
12	`tolower(c)`	如果`c`是大写字母，输出对应的小写字母；否则原样输出`c`。
13	`toupper(c)`	如果`c`是小写字母，输出对应的大写字母；否则原样输出`c`。

4.3.1 处理每个字符

如果想对string对象中的每个字符做点操作，目前最好的办法是使用范围for语句。一个string对象表示一个字符的序列，因此string对象可以作为范围for语句中的expression部分。

如果想要改变string对象中字符的值，必须把循环变量定义成引用类型。使用引用作为循环控制变量时，这个变量实际上被依次绑定到了序列的每个元素上。使用这个引用，我们就能改变它绑定的字符。例如，假设我们想把一个字符串改写为大写字母的形式：

std::string s("Hello World!!!");
for (auto &c : s)c = toupper(c);    // c 是一个引用，因此赋值语句将改变 s 中字符的值

4.3.2 只处理一部分字符

要想访问string对象中的单个字符有两种方式：一种是使用下标，另外一种是使用迭代器。

下标运算符[]接收的输入参数是string::size_type类型的值，这个参数表示要访问的字符的位置；返回值是该位置上字符的引用。

string对象的下标从 0 计起。下标的值称为“下标”或“索引”，任何表达式只要它的值是一个整型值就能作为索引。不过，如果某个索引是带符号类型的值，将自动转换成由string::size_type表达的无符号类型。如果使用下标访问空string将会引发不可预知的结果。

只要字符串不是常量，就能为下标运算符返回的字符赋新值。