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前言

string是 C++ 中处理字符串的核心工具，比 C 语言的char*更安全高效，这篇文章从string的基础概念出发，聚焦构造、访问、容量、修改等核心接口，搭配测试、案例（如分割网址）讲清用法与场景，最后补充编译器差异，帮你系统掌握string的高效使用。

一、string类的使用

1.1 什么是string

C 语言中，字符串是以'\0'结尾的若干个字符的集合，为了操作方便，C 语言string.h头文件提供了一些系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不符合面向对象的思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能还会越界访问。

基于上面这些原因，C++ 标准库提供了string类，string类中提供了各种函数接口，比如类的六个默认成员函数、字符串插入删除、运算符重载等等，我们可以使用string来实例化对象，然后通过string的各种接口来完成对该对象的各种操作。

string类的实现框架大概如下：

namespacestd{template<classT>classstring{public:// string 的各种成员函数private:T*_str;size_t _size;size_t _capacity;//string 的其他成员变量，比如npos};}

我们打开 cplusplus.com 搜索string会发现，string其实是basic_string类模板使用字符类型char实例化得到的一个类：

前面我们说了string是管理字符的指针，那么string为什么要设计成模板呢？因为编码不同，存储一个字符所需要的空间也不同；现如今常见的编码有如下三类：

• ASCII 编码

ASCII 全称为美国信息交换标准代码，这是我们接触到的第一种编码，由于英语所有的英文字母 (包括大小写) 加上各种标点符号以及特殊字符一共只有一百多种，所以我们使用一个字节即可表示所有字符；但是根据 ASCII 编码设计出的计算机不能表示其他国家的语言，比如中文、日文、韩文等等。

• Unicode

Unicode 就是我们的统一码，也叫万国码；它是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。Unicode 主要包括 utf-8，utf-16 与 utf-32，其中的 8、16 与 32 分别代表了字符的最小空间为 1、2 以及 4 字节。

由于 utf-8 支持 ASCII，且字符最小单位为一字节，节省了空间，所以现在使用率最高的编码方式就是它。

• GBK

GBK 即 “国标”，是我国专门为汉字设计的一套编码，其中一个字符最小占用空间为两个字节。

1.2 使用前的准备

用string类时，代码里必须加这两句：

#include<string>// 包含头文件usingnamespacestd;// 引入std命名空间

二、string构造函数

string s1;string tmp="hello";string s2=tmp;// 拷贝构造（对象实例化时赋值）strings3(tmp,2,2);// 从 tmp 的索引 2 开始取 2 个字符strings4("string");// C 风格字符串构造strings5("string",2);// 取前 2 个字符strings6(5,'A');// 5 个 'A'cout<<"无参默认构造："<<s1<<" 长度="<<s1.size()<<endl;cout<<"拷贝构造："<<s2<<endl;cout<<"子串构造："<<s3<<endl;cout<<"C 串构造："<<s4<<endl;cout<<"截取 C 串："<<s5<<endl;cout<<"重复字符："<<s6<<endl;

2.1 参数详解

string(const char* s)用于通过 C 语言风格的字符串构造string对象；string(const string& str, size_t pos, size_t len = npos)则是从已有string对象对应的字符串中，截取从pos下标开始的len个字符来构造新的string对象。

• 参数规则：

  若pos超过字符串的最大下标，会触发断言错误；

  若原字符串str长度不足，或len取值为string::npos，则会从pos位置开始复制到字符串末尾。

• pos越界：

• 使用npos缺省值：

• string对应字符串后面有没有'\0'

string test1="hello";stringtest2(test1,5);cout<<test2<<endl;

运行后控制台无输出，且未触发断言警告。

这个现象可以说明：string内部会在存储的字符串末尾维护'\0'，但由于'\0'是不可打印字符，所以输出时不会显示；而我们从原字符串的末尾位置（下标 5）截取字符时，刚好取到了这个'\0'，因此控制台没有打印出可见内容。

string::npos定义为-1，在赋值给size_t类型时，触发有符号int到无符号size_t的算术转换，-1的补码（全 1）被解释为size_t的最大值。

若平台是 32 位系统，size_t是 32 位无符号整数，此时npos的值为 2³² - 1；

若平台是 64 位系统，size_t是 64 位无符号整数，此时npos的值为 2⁶⁴ - 1。

我之所以能直接用cout打印string对象，是因为标准库中为string重载了<<（配合cout）和>>（配合cin）这两个输入输出运算符（具体接口介绍后面讲）。

2.2 单参数构造的隐式类型转换

// 单参数构造函数支持隐式类型转换：// "张三"是 const char* 类型，会先调用 string(const char* s) 构造一个临时 string 对象，// 再通过拷贝构造，把这个临时对象的内容复制给 s。// 但实际编译时，编译器会自动优化这个过程，直接用 "张三" 构造 s，只调用 1 次构造函数// （省去了临时对象和拷贝的开销）。string s="张三";

如果想禁止这种隐式转换，可以给单参数构造函数加explicit关键字（比如explicit string(const char* s)），这样就不能直接用string s = "张三"，得显式写string s("张三")。

三、string类对象的访问及遍历操作

补充：operator[]

• 非 const 版本：char& operator[](size_t pos)—— 可读写
• const 版本：const char& operator[](size_t pos) const—— 仅读

3.1operator[]

功能：返回pos位置的字符

这里先提前预告一下string里面有一个成员函数是size获取有效字符的个数
那么我们就这样看这样写遍历了。

3.2begin + end

功能：begin获取第一个字符的迭代器 +end获取最后一个字符下一个位置的迭代器

迭代器是 C++ 容器（如string、vector、map）的 “通用访问工具”，本质是封装了指针的对象，作用是：✅ 遍历容器中的元素（读 / 写）；✅ 屏蔽不同容器的底层实现差异（比如数组、链表遍历方式不同，但迭代器用法统一）。

核心特点：

用法像指针：支持*it（取元素）、++it（移动）、it->（取成员）等操作；
分类适配场景：比如begin()返回指向第一个元素的迭代器，end()返回 “最后一个元素的下一个位置的迭代器”；

注意失效：容器扩容 / 缩容 / 删除元素时，迭代器可能失效（指向无效内存），需重新获取（后面实现时讲解）。

大家可以把string这个容器中迭代器就是指针，begin返回的是指向第一个字符的指针，end返回的是指向最后一个字符下一个位置的指针，这是因为string容器存储的是字符串，可以直接通过指针对字符串进行解引用操作等当然，并不是所有迭代器的底层都是用指针实现的：

• 遍历

3.3rbegin + rend

功能：和begin/end的区别是，rbegin/rend是反向遍历，rbegin指向的是最后一个数据的位置，rend指向的是第一个元素

3.4 const 迭代器

这个和上述介绍的迭代器没本质区别，不同的就是const迭代器指向的对象不能被修改

四、string类对象的容量操作

4.1 size

功能：返回字符串有效大小（不包含末尾的'\0'）

4.2 length

功能：返回字符串有效长度（不包含末尾的'\0'）

注：length和size的功能完全一致（返回结果相同），只是命名来源不同 ——length是早期为字符串设计的接口，size是后续为了统一所有容器（如vector）的接口风格新增的，二者在string中是等价的。

4.3 capacity

功能：返回空间总大小

string的自动扩容规则在插入数据且当前空间不足时，string会自动扩容，不同编译器的扩容策略不同：

• VS 环境下：第一次扩容为当前容量的 2 倍，后续扩容为当前容量的 1.5 倍；
• g++ 环境下：每次扩容均为当前容量的 2 倍。

4.4 empty

功能：检测字符串是否为空串，是返回true，否则返回false

4.5 clear

功能：清空有效字符

4.6 reserve（重要）

功能：提前给字符串分配好指定大小的内存空间（不会改变size）

• 【场景1】：reserve要求 100 个字节空间，但却开辟了 111 个字节空间，为啥呢？

这是 VS 编译器的内存对齐 / 容量对齐策略导致的：因为string是一个类就会有内存对齐。reserve(100)只是要求 “至少 100 字节”，VS 会在满足需求的基础上，额外多分配一些空间（比如按特定规则对齐），所以实际开辟了 111 字节。

• 【场景2】：reserve请求空间小于当前容量时的容量变化（缩容）

当reserve(n)中n小于当前字符串容量时：标准将 “缩小容量” 定义为非约束请求 —— 编译器 / 容器实现可以自主决定是否缩容，但通常会选择 “不缩容”（比如本示例中当前容量 15＞请求的 10，容量保持 15 不变），最终保证容量不小于n即可。
reserve在新版 VS 里的行为：

✅ 当 n > 当前容量：正常扩容（满足容量≥n）；
❌ 当 n < 当前容量：完全不缩容，容量保持原样（仅保证不低于 n，但不会主动减小）。

4.7 resize（重要）

功能：将有效字符的个数改成n个，多出的空间用 “字符 c” 或者'\0'填充

• 【场景1】：n > size

字符串会被扩展到n个字符，新增的位置默认填充'\0'（空字符）；如果显式传第二个参数（比如resize(n, 'a')），则用指定字符填充。

• 【场景2】：n < size
  
  字符串会被截断，只保留前n个字符，超出部分直接丢弃（不可逆）。

ps：以上内容我是一个一个讲的并加入实例，下面开始我会把他们做成一个表格来讲，重要的我会把他单独拎出来讲

五、string类对象的修改操作

string s1;s1.push_back('s');cout<<s1<<endl;s1.append("tring:");cout<<s1<<endl;s1+=" hello world";cout<<s1<<endl;cout<<s1.c_str()<<endl;cout<<s1.find("hello")<<endl;cout<<s1.find("ljm")<<endl;cout<<s1.rfind("hello")<<endl;cout<<s1.rfind("ljm")<<endl;string tmp=s1.substr(8,999);cout<<tmp<<endl;

5.1operator+=

【功能】：在字符串后追加字符串str

5.2 c_str

功能：返回 C 格式的字符串

• 验证

string s1;s1+=" hello world";s1[5]='\0';cout<<s1<<endl;cout<<s1.c_str()<<endl;

5.3 find 和 rfind

功能：从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符在字符串中的位置

功能：从指定位置开始，从后往前搜索目标内容在字符串中最后一次出现的位置

5.4 substr

功能：在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

5.5 insert

功能：任意位置插入内容

• 注意
  对于非法插入操作，程序一般会抛出异常来提示错误。不过我现在还没学到异常处理的相关内容，所以这里就不写异常捕获的代码了（之前用到的几个插入接口，遇到非法插入时也会以抛异常的方式报错）。

5.6 erase

功能：删除字符串中任意位置的内容

这个接口用起来确实挺灵活，但得谨慎使用 —— 它底层的效率比较低，会涉及大量的数据移动操作。

5.7 问题

• find+substr小案例：分割网址

  前置知识
  

//https://blog.csdn.net/HSWLJM?type=blogstring url="https://blog.csdn.net/HSWLJM?type=blog";size_t pos1=url.find(":");cout<<"协议："<<url.substr(0,pos1)<<endl;size_t pos2=url.find("/",pos1+3);cout<<"域名："<<url.substr(pos1+3,pos2-pos1-3)<<endl;cout<<"资源名："<<url.substr(pos2+1)<<endl;

• +=小案例：所有空格替换成 %20

//https://mp.csdn.%20%20%20%20%20%20%20net/string s="https://mp.csdn. net/";string ret;for(auto&c:s){if(c!=' '){ret+=c;}else{ret+="%20";}}cout<<ret<<endl;

六、string类非成员函数

6.1operator+

功能：拼接字符串（不会修改原字符串）

尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低

6.2operator>>和operator<<

operator>>功能：流提取运算符重载
operator<<功能：流插入运算符重载

6.3 getline

功能：获取一行字符串（和>>不同的是，它仅仅以换行为结束标识）
如果想读取包含空格的整行字符串，得用getline(cin, s)

6.4 relational operators

功能：大小比较，比的是 ASCII 编码