C++从入门到实战（十七）String（下）详细讲解String的常用接口（string修饰函数，处理字符串的成员函数，npos常量与string类非成员函数）_string npos

技术文档

C++从入门到实战（十七）String（下）详细讲解String的常用接口

前言
一、string的修饰函数
- 1. 追加内容（Append）
- 2. 赋值操作（Assign）
- 3. 插入操作（Insert）
- 4. 删除操作（Erase）
- 5. 替换操作（Replace）（谨慎使用，效率极低！！！）
- 6. 交换操作（Swap）
- 对比表格
二、string类中 npos 常量
- 1. npos的定义与含义
- 2. npos的常见用途
- - （1）查找失败的返回值
  - （2）指定“直到字符串末尾”
  - （3）构造子串时的默认长度
- 3. 为什么用npos而不是直接用-1？
- 4. 注意事项
三、String 处理字符串的成员函数
- 1. 查找操作：find()
- 2. 反向查找：rfind()
- 3. 子串提取：substr()
- 4. 复制到字符数组：copy()
- 5. 字符串比较：compare()
- 总结
四、string类非成员函数
- 1. operator+尽量少用
- 2. operator>> 输入运算符重载
- 3. operator<< 输出运算符重载
- 4. getline() 获取一行字符串
- 5. 关系运算符（relational operators）
- 总结

前言

在上一篇博客中，我们探讨了string实战的部分接口，涵盖构造接口、析构接口、迭代器、遍历修改、容量管理以及数据访问等内容。
本篇博客将延续string实战的主题，聚焦于解析string类的常用接口，助力读者深入理解其核心用法与实践技巧。

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C++string的官方讲解网站

https://cplusplus.com/reference/string/string/?kw=string

一、string的修饰函数

1. 追加内容（Append）

operator+=（重要）

作用：直接在字符串末尾添加内容。

示例：

string s = \"Hello\";s += \" World\"; // s = \"Hello World\"s += \'!\'; // s = \"Hello World!\"

append()

作用：追加字符串、子串或重复字符。

示例：

string s = \"Hello\";s.append(\" World\");  // s = \"Hello World\"s.append(\"12345\", 2); // 追加前2个字符 → s = \"Hello World12\"s.append(3, \'!\'); // 追加3个\'!\' → s = \"Hello World12!!!\"

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push_back()

作用：在字符串末尾添加单个字符。

示例：

string s = \"abc\";s.push_back(\'d\'); // s = \"abcd\"

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2. 赋值操作（Assign）

assign()（实践中不太常用）

作用：替换字符串内容，支持多种赋值方式。

示例：

string s = \"old\";s.assign(\"new\"); // s = \"new\"s.assign(\"12345\", 3); // 取前3个字符 → s = \"123\"s.assign(5, \'a\'); // 重复5个\'a\' → s = \"aaaaa\"

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3. 插入操作（Insert）

insert()

作用：在指定位置插入内容。

示例：

string s = \"Hello World\";s.insert(6, \"Beautiful \"); // 在位置6插入 → s = \"Hello Beautiful World\"s.insert(0, 2, \'!\'); // 在开头插入2个\'!\' → s = \"!!Hello Beautiful World\"

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4. 删除操作（Erase）

erase()

作用：删除指定位置的字符或子串。

示例：

string s = \"Hello World\";s.erase(5); // 删除位置5及之后的字符 → s = \"Hello\"s.erase(2, 2); // 从位置2开始删除2个字符 → s = \"Heo\"

pop_back()

作用：删除字符串的最后一个字符（C++11起）。

示例：

string s = \"abc\";s.pop_back(); // s = \"ab\"

5. 替换操作（Replace）（谨慎使用，效率极低！！！）

replace()

作用：替换指定位置的子串。

示例：

string s = \"Hello World\";s.replace(6, 5, \"Universe\"); // 从位置6开始的5个字符替换为\"Universe\"// s = \"Hello Universe\"

为什么效率极低？
对于字符串替换，每次调用replace()都可能引发内存重新分配，尤其是在字符串变长的时候。
若进行全局替换（如替换所有匹配项），由于需要多次遍历字符串，时间复杂度会达到 O (n²)。
建议谨慎使用替换操作，特别是在处理大规模数据的时候。

6. 交换操作（Swap）

swap()

作用：交换两个字符串的内容（高效操作，常数时间复杂度）。

示例：

string s1 = \"apple\";string s2 = \"banana\";s1.swap(s2); // s1 = \"banana\", s2 = \"apple\"

对比表格

函数名功能描述示例代码 operator+= 追加字符串、字符或C风格字符串 s += \"test\"; append() 追加字符串、子串或重复字符 s.append(\"abc\", 2); → s += \"ab\" push_back() 追加单个字符 s.push_back(\'!\'); assign() 替换字符串内容 s.assign(\"new\", 2); → s = \"ne\" insert() 在指定位置插入内容 s.insert(0, \"pre\"); → \"pre\" + s erase() 删除指定位置的字符或子串 s.erase(1, 2); → 删除位置1开始的2个字符 replace() 替换指定位置的子串 s.replace(0, 3, \"ABC\"); swap() 交换两个字符串的内容 s1.swap(s2); pop_back() 删除最后一个字符（C++11起） s.pop_back();

二、string类中 npos 常量

一句话理解
npos就像字符串世界里的“无限远”或“找不到”：

当查找失败时，它告诉你“没找到”；
当指定范围时，它帮你“直达字符串终点”。

1. npos的定义与含义

定义：

static const size_t npos = -1;

类型：size_t（无符号整数，通常是unsigned long long）。
值：-1，但由于无符号类型，实际表示为该类型的最大值（如64位系统为18446744073709551615）。

作用：

表示“不存在”或“直到末尾”：在字符串操作中，用于标记查找失败或指定范围到字符串末尾。

2. npos的常见用途

（1）查找失败的返回值

场景：当find()、rfind()等函数未找到目标时，返回npos。

示例：

string s = \"hello\";size_t pos = s.find(\"world\");if (pos == string::npos) { cout << \"未找到\" << endl; // 输出此行}

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（2）指定“直到字符串末尾”

场景：在substr()、erase()等函数中，若长度参数为npos，表示操作到字符串末尾。

示例：

string s = \"hello world\";// 从位置6开始截取到末尾string sub = s.substr(6); // 等价于 s.substr(6, string::npos) → \"world\"// 删除从位置5开始的所有字符s.erase(5); // 等价于 s.erase(5, string::npos) → \"hello\"

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（3）构造子串时的默认长度

场景：在子串构造函数中，若未指定长度，默认截取到末尾。

示例：

string s = \"hello world\";string sub(s, 6); // 从位置6开始截取到末尾 → \"world\"

3. 为什么用npos而不是直接用-1？

类型安全：npos是size_t类型，与字符串函数的返回值类型匹配，避免隐式类型转换导致的问题。
代码可读性：npos直观表达“不存在”或“末尾”的语义，比-1更易理解。

4. 注意事项

比较时必须用==：

// 正确if (s.find(\"x\") == string::npos) {...}// 错误（无符号数比较）if (s.find(\"x\") < 0) {...} // 永远不成立！

避免数值运算：
- npos是极大的无符号数，参与运算可能导致意外结果。
```
size_t x = string::npos - 10; // 结果是一个极大的数，而非-10
```

三、String 处理字符串的成员函数

1. 查找操作：find()

作用：在字符串中查找指定内容的第一次出现位置。
常用重载形式：

查找字符串：find(const string& str, size_t pos = 0)
查找字符：find(char c, size_t pos = 0)

示例：

string s = \"hello world\";// 查找字符串size_t pos1 = s.find(\"world\"); // pos1 = 6（\"world\"的起始位置）// 从位置5开始查找字符\'o\'size_t pos2 = s.find(\'o\', 5); // pos2 = 7（第二个\'o\'的位置）// 未找到时返回string::npos（通常是-1，但类型为size_t）if (s.find(\"xyz\") == string::npos) { cout << \"未找到\" << endl;}

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2. 反向查找：rfind()

作用：在字符串中查找指定内容的最后一次出现位置（从后往前找）。
示例：

string s = \"hello world\";// 查找最后一个\'l\'的位置size_t pos = s.rfind(\'l\'); // pos = 9

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3. 子串提取：substr()

作用：从原字符串中截取子串。
语法：

string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) const;

pos：起始位置（默认为0）。
len：子串长度（默认为npos，表示截取到字符串末尾）。

示例：

string s = \"hello world\";// 从位置6开始截取3个字符string sub1 = s.substr(6, 3); // sub1 = \"wor\"// 从位置6开始截取到末尾string sub2 = s.substr(6); // sub2 = \"world\"

4. 复制到字符数组：copy()

作用：将字符串的部分内容复制到字符数组中。
语法：

size_t copy(char* dest, size_t len, size_t pos = 0) const;

dest：目标字符数组。
len：复制的最大字符数。
pos：起始位置（默认为0）。

示例：

string s = \"hello\";char buffer[10];// 从位置1开始复制3个字符到buffersize_t copied = s.copy(buffer, 3, 1); // copied = 3，buffer内容为\"ell\"buffer[copied] = \'\\0\'; // 手动添加字符串结束符

5. 字符串比较：compare()

作用：比较两个字符串的大小（字典序）。
常用重载形式：

int compare(const string& str) const; // 与另一个string比较int compare(const char* s) const; // 与C风格字符串比较

返回值：
- 0：相等。
- 正数：当前字符串 > 参数。
- 负数：当前字符串 < 参数。

示例：

string s1 = \"apple\";string s2 = \"banana\";if (s1.compare(s2) < 0) { cout << \"s1 < s2\" << endl; // 输出此行}// 更简单的比较方式（直接用运算符）if (s1 < s2) { cout << \"s1 < s2\" << endl; // 效果同上}

总结

函数名功能描述示例代码 find() 查找首次出现位置 s.find(\"abc\") → 返回\"abc\"的起始位置，未找到返回string::npos rfind() 查找最后一次出现位置 s.rfind(\'x\') → 返回最后一个’x’的位置 substr() 截取子串 s.substr(2, 3) → 从位置2开始截取3个字符（如s=\"hello\" → \"ell\"） copy() 复制到字符数组 s.copy(buffer, 5, 0) → 复制前5个字符到buffer（需手动添加\\0） compare() 字符串比较（字典序） s1.compare(s2) → 等价于s1 < s2（但返回值为整数）

注意事项

string::npos：所有查找函数未找到目标时返回该值，判断时需用==。
substr()越界：若pos + len超过字符串长度，自动截取到末尾。
copy()无结束符：复制后需手动添加\\0才能作为C风格字符串使用。
compare() vs 运算符：直接用==、<等运算符更直观，推荐使用。

四、string类非成员函数

1. operator+尽量少用

为什么？
operator+用于拼接字符串，但它的效率较低。因为它采用传值返回，每次使用都会创建新的string对象，涉及深拷贝（复制整个字符串内容），尤其在循环中频繁拼接时，性能损耗明显。

示例（低效写法）：

string result;for (int i = 0; i < 1000; i++) { result = result + \"a\"; // 每次都创建新对象，慢！}

替代方案：
使用+=或append()，它们直接在原字符串后追加，避免频繁深拷贝。

string result;for (int i = 0; i < 1000; i++) { result += \"a\"; // 高效：直接追加}// 或用 append()result.append(\"abc\");

2. operator>> 输入运算符重载

作用：
从输入流（如键盘）读取字符串，遇到空格或换行符停止。

示例：

#include #include using namespace std;int main() { string name; cout << \"请输入姓名：\"; cin >> name; // 输入 \"John Doe\"，实际只读取 \"John\" cout << \"你好，\" << name << endl; return 0;}

注意：

operator>>会自动跳过开头的空格。
遇到空格后停止读取，适合读取单个单词。

3. operator<< 输出运算符重载

作用：
将字符串输出到流（如屏幕）。

示例：

string message = \"Hello, World!\";cout << message << endl; // 输出：Hello, World!

进阶：
可与其他流操作符连用：

int age = 20;cout << \"我今年\" << age << \"岁了。\" << endl; // 输出：我今年20岁了。

4. getline() 获取一行字符串

作用：
读取整行文本，包括空格，直到遇到换行符。

基本语法：

getline(cin, str); // 从标准输入读取一行到 str

示例：

string address;cout << \"请输入地址：\";getline(cin, address); // 输入 \"北京市海淀区\"，完整读取cout << \"你的地址是：\" << address << endl;

注意：

如果之前使用过cin读取其他数据（如数字），需用cin.ignore()清除缓冲区的换行符：

int num;string line;cin >> num; // 输入数字后按回车，换行符留在缓冲区cin.ignore(); // 清除换行符getline(cin, line); // 此时能正确读取下一行

5. 关系运算符（relational operators）

作用：
比较两个字符串的大小，基于字典序（即字母表顺序）。

常用运算符：
==、!=、<、>、<=、>=

示例：

string a = \"apple\";string b = \"banana\";cout << (a == b) << endl; // 输出 0（false）cout << (a < b) << endl; // 输出 1（true），因为 \'a\' < \'b\'cout << (a > \"apple\") << endl; // 输出 0（false），内容相同

进阶：
比较规则：

逐字符比较 ASCII 码值。
若某字符不同，该位置字符大的字符串更大。
若所有字符相同，长度长的字符串更大。

\"apple\" < \"banana\" // true（\'a\' < \'b\'）\"apple\" < \"apples\" // true（长度不同）\"apple\" > \"Apples\" // true（小写 \'a\' 比大写 \'A\' 大）

总结

操作符/函数作用示例注意事项 operator+ 拼接字符串（低效） s = s1 + s2 避免频繁使用，用+=替代 operator>> 读取单个单词 cin >> s 遇到空格停止 operator<< 输出字符串 cout << s 可链式输出 getline() 读取整行 getline(cin, s) 注意清除缓冲区换行符关系运算符字典序比较 s1 == s2、s1 < s2 基于 ASCII 码逐字符比较

以上就是这篇博客的全部内容，下一篇我们将继续探索STL中String里更多精彩内容。

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C++从入门到实战（十七）String（下）详细讲解String的常用接口

前言

一、string的修饰函数

1. 追加内容（Append）

2. 赋值操作（Assign）

3. 插入操作（Insert）

4. 删除操作（Erase）

5. 替换操作（Replace）（谨慎使用，效率极低！！！）

6. 交换操作（Swap）

对比表格

二、string类中 npos 常量

1. npos的定义与含义

2. npos的常见用途

（1）查找失败的返回值

（2）指定“直到字符串末尾”

（3）构造子串时的默认长度

3. 为什么用npos而不是直接用-1？

4. 注意事项

三、String 处理字符串的成员函数

1. 查找操作：find()

2. 反向查找：rfind()

3. 子串提取：substr()

4. 复制到字符数组：copy()

5. 字符串比较：compare()

总结

四、string类非成员函数

1. operator+尽量少用

2. operator>> 输入运算符重载

3. operator<< 输出运算符重载

4. getline() 获取一行字符串

5. 关系运算符（relational operators）

总结

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一、string的修饰函数

1. 追加内容（Append）

2. 赋值操作（Assign）

3. 插入操作（Insert）

4. 删除操作（Erase）

5. 替换操作（Replace）（谨慎使用，效率极低！！！）

6. 交换操作（Swap）

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二、string类中 npos 常量

1. npos的定义与含义

2. npos的常见用途

（1）查找失败的返回值

（2）指定“直到字符串末尾”

（3）构造子串时的默认长度

3. 为什么用npos而不是直接用-1？

4. 注意事项

三、String 处理字符串的成员函数

1. 查找操作：find()

2. 反向查找：rfind()

3. 子串提取：substr()

4. 复制到字符数组：copy()

5. 字符串比较：compare()

总结

四、string类非成员函数

1. operator+尽量少用

2. operator>> 输入运算符重载

3. operator<< 输出运算符重载

4. getline() 获取一行字符串

5. 关系运算符（relational operators）

总结

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