一：C++string类的由来
在C语言中，字符串是以'\0'结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP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。
C++中对于string的定义为：typedef basic_string string;
也就是说C++中的string类是一个泛型类，由模板而实例化的一个标准类，本质上不是一个标准数据类型。
至于为什么不直接用String标准数据类型而用类是因为编码
每个国家的语言不同 比如说英语使用26个英文字母基本就能表述所有的单词 但是对于中文的字符呢？是不是就要用其他编码方式啊（比如说utf-8）
补充：
string是表示字符串的字符串类该类的接口与常规容器的接口基本相同，再添加了一些专门用来操作string的常规操作。string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator> string;不能操作多字节或者变长字符的序列。在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std二.string类常用接口
1. string类对象的常见构造
| (constructor)函数名称 | 功能说明 |
| string() （重点） | 构造空的string类对象，即空字符串 |
| string(const char* s) （重点） | 用C-string来构造string类对象 |
| string(size_t n, char c) | string类对象中包含n个字符c |
| string(const string&s) （重点） | 拷贝构造函数 |
代码演示：
void test_string1(){string s1;//构造空string对象string s2("hello"); //使用C-string字符串构造string对象s2string s3(10, 'x'); //使用十个'x'字符构造string对象s3string s4(s2);//拷贝构造}2. string类对象的容量操作
| 函数名称 | 功能说明 |
| size（重点） | 返回字符串有效字符长度 |
| length | 返回字符串有效字符长度 |
| capacity | 返回空间总大小 |
| empty （重点） | 检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false |
| clear （重点） | 清空有效字符 |
| reserve （重点） | 为字符串预留空间 |
| resize （重点） | 将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充 |
注意：
size() 与 length() 方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了与其他容器的接口保持一致，一般情况下基本都是用size()。 clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c) 都是将字符串中有效字符个数改变到n个，不同的是当字符个数增多时：resize(n)用0来填充多出的元素空间，resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的元素空间。注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。reserve(size_t res_arg=0)：为string预留空间，不改变有效元素个数，当reserve的参数小于string的底层空间总大小时，reserver不会改变容量大小。补充：
resize与reverse是为了在已知数据大小的情况下避免多次扩容，减小开销
代码演示：
void test_string2(){string s1("hello"); //size与length都为 5cout << s1.size() << endl;cout << s1.length() << endl;cout << s1.capacity() << endl;//clear仅会改变有效字符个数，size会被置为0，不会改变容量大小//capacity为字符串的容量，会自行扩容s1.clear();cout << s1.size() << endl; cout << s1.capacity() << endl;//将字符串有效个数变为10个，多出来的用'x'赋值,若有效个数超过容量大小,capacity还会扩容//此时字符窜内容为：“xxxxxxxxxx”s1.resize(10, 'x');cout << s1.size() << endl;cout << s1 << endl;//将capacity改变为128//注意：编译器不一定会正好将capacity置为128，这得看编译器的扩容机制s1.reserve(128);cout << s1.capacity() << endl;}3. string类对象的访问及遍历操作
| 函数名称 | 功能说明 |
| operator[ ] | 返回pos位置的字符，const string类对象调用 |
| begin+ end | begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器 |
| rbegin + rend | begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器 |
| 范围for | C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式 |
void test_string3(){string s1("hello world!");// 3种遍历方式：// 需要注意的以下三种方式除了遍历string对象，还可以遍历是修改string中的字符，// 另外以下三种方式对于string而言，第一种使用最多//第一种：operator[]for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){cout << s1[i] << " ";}cout << endl;//第二种：正向迭代器string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;//反向迭代器// string::reverse_iterator rit = s.rbegin();// C++11之后，直接使用auto定义迭代器，让编译器推到迭代器的类型//反向打印auto rit = s1.rbegin();while (rit != s1.rend()){cout << *rit << " ";rit++;}cout << endl;//第三种：范围forfor (auto s : s1){cout << s << " ";}cout << endl;}4. string类对象的修改操作
| 函数名称 | 功能说明 |
| push_back | 在字符串后尾插字符c |
| append | 在字符串后追加一个字符串 |
| operator+= (重点) | 在字符串后追加字符串str |
| c_str(重点) | 返回C格式字符串 |
| find + npos(重点) | 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 |
| rfind | 从字符串pos位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置 |
| substr | 在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回 |
| insert(size_t pos,const string& str) | 在pos位置后插入str对象的字符串 |
| insert(size_t pos,const char* str) | 在pos位置后插入C类型的字符串 |
| insert(size_t pos,char ch) | 在pos位置后插入字符ch |
| erase(size_t pos,size_t len=npos) | 删除pos位置后len个字符，若len为缺省则删除pos位置后的所有字符 |
void TestString4(){string str;str.push_back(' '); // 在str后插入空格str.append("hello"); // 在str后追加一个字符"hello"str += 'b'; // 在str后追加一个字符'b'str += "it"; // 在str后追加一个字符串"it"cout << str << endl;cout << str.c_str() << endl; // 以C语言的方式打印字符串// 获取file的后缀string file1("string.cpp");size_t pos = file.rfind('.');string suffix(file.substr(pos, file.size() - pos));cout << suffix << endl;// npos是string里面的一个静态成员变量// static const size_t npos = -1;// 取出url中的域名string url("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");cout << url << endl;size_t start = url.find("://");if (start == string::npos){cout << "invalid url" << endl;return;}start += 3;size_t finish = url.find('/', start);string address = url.substr(start, finish - start);cout << address << endl;// 删除url的协议前缀pos = url.find("://");url.erase(0, pos + 3);cout << url << endl;}}注意：
在string尾部追加字符时，s.push_back(c) / s.append(1, c) / s += 'c'三种的实现方式差不多，一般情况下string类的+=操作用的比较多，+=操作不仅可以连接单个字符，还可以连接字符串。对string操作时，如果能够大概预估到放多少字符，可以先通过reserve把空间预留好，这样可以减少多次扩容带来的开销5. string类非成员函数
| 函数 | 功能说明 |
| operator+ | 尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低 |
| operator>> （重点） | 输入运算符重载 |
| operator<< （重点） | 输出运算符重载 |
| getline （重点） | 获取一行字符串 |
| relational operators（重点） | 大小比较 |
三：模拟实现string类及其常用接口
namespace zyq{class string{public:typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;//构造函数string(){_str = new char[1];_size = 0;_capacity = 0;_str[0] = '\0';}string(const char* str):_size(strlen(str)), _capacity(strlen(str)), _str(new char[strlen(str) + 1]){strcpy(_str, str);}//析构函数~string(){delete[] _str;_size = 0;_capacity = 0;}//拷贝构造//旧版本拷贝构造/*string(const string& s){_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;}*///新版本拷贝构造string(const string& s){string tmp(s._str);swap(tmp);} /* string(string ss){swap(ss);} */size_t size()const{return _size;}size_t capacity()const{return _capacity;}//遍历char* c_str(){return _str;}char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);return _str[pos];}const char& operator[](size_t pos) const{assert(pos < _size);return _str[pos];}iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}const_iterator begin() const{return _str;}const_iterator end() const{return _str + _size;}//修改void reserve(size_t n){if (n > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}void push_back(char c){if (_size == _capacity){size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity;reserve(newcapacity);}_str[_size] = c;++_size;_str[_size] = '\0';}void append(const char* str){size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_capacity + len);}strcpy(_str + _size, str);_size += len;}string& operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}string& operator+=(const char* str){append(str);return *this;}void insert(size_t pos, char ch){assert(pos <= _size);if (_size == _capacity){size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity;reserve(newcapacity);}size_t end = _size + 1;while (end > pos){_str[end] = _str[end - 1];end--;}_str[pos] = ch;++_size;}void insert(size_t pos, const char* str){assert(pos <= _size);size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}size_t end = _size + len;while (end >= pos + len){_str[end] = _str[end - len];--end;}strncpy(_str + pos, str, len);_size += len;}void erase(size_t pos, size_t len = npos){assert(pos < _size);//len>_size-1 这样写可以防止溢出if (len == npos || len > _size - pos){_str[pos] = '\0';_size = pos;}else{strcpy(_str + pos, _str + pos + len);_size -= len;}}void resize(size_t n, char c = '\0'){if (n > _capacity){reserve(n);for (size_t i = _size; i < n; i++){_str[i] = c;}_str[n] = '\0';_size = n;}else{_size = n;_str[n] = '\0';}}void clear(){_size = 0;_str[0] = '\0';}void swap(string& s){std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);std::swap(_str, s._str);}size_t find(char ch,size_t pos=0) const{assert(pos < _size);for (size_t i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == ch)return i;}return npos;}size_t find(const char* str, size_t pos = 0) const{assert(pos < _size);char* ret = strstr(_str, str);if (ret){return ret - _str;}return npos;}string& operator=(const string& s){string tmp(s._str);swap(tmp);return *this;}bool operator==(const string& s) const{return strcmp(_str, s._str) == 0;}bool operator<(const string& s) const{return strcmp(_str, s._str) < 0;}bool operator<=(const string& s) const{return *this==s||*this<s;}bool operator>=(const string& s) const{return !(*this<s);}bool operator>(const string& s) const{return !(*this<=s);}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;public:static const size_t npos;};const size_t string::npos = -1;void swap(string& s1, string& s2){s1.swap(s2);}ostream& operator<<(ostream& out, const string& s){for (auto ch : s){out << ch;}return out;}istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();char ch;ch = in.get();char ret[128];int i = 0;while (ch != ' ' && ch != '\n'){ret[i++] = ch;if (i == 127){ret[127] = '\0';s += ret;i = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){ret[i] = '\0';s += ret;}return in;}istream& getline(istream& in, string& s){s.clear();char ch;ch = in.get();char ret[128];int i = 0;while ( ch != '\n'){ret[i++] = ch;if (i == 127){ret[127] = '\0';s += ret;i = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){ret[i] = '\0';s += ret;}return in;}}补充：
1.VS与g++下string类的结构
vs下string的结构在VS下，一个string类对象占28个字节（32位），有一个联合体，联合体用来定义string中字符串的存储空间：
当字符串长度小于16时，使用内部固定的字符数组来存放当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间union _Bxty{ // storage for small buffer or pointer to larger one value_type _Buf[_BUF_SIZE]; pointer _Ptr; char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing} _Bx;VS多出这个字符数组也是有一定道理的，因为平常使用的string保存的多都是一些长度比较短的字符串，而数组是在栈上开辟的，像上述我自己模拟实现的string类保存字符串的空间都是从堆上开辟出来的，在栈上开辟空间是比在堆上开空间效率高的，所以VS这种做法是用空间换取效率的做法
g++下，string是通过写时拷贝实现的，string对象总共占4个字节，内部只包含了一个指针，该指针将来指向一块堆空间，内部包含了如下字段：
空间总大小字符串有效长度引用计数指向堆空间的指针，用来存储字符串。struct _Rep_base{ size_type _M_length; size_type _M_capacity; _Atomic_word _M_refcount;};例如：
string s（“hello world”）；
2.浅谈写实拷贝与引用计数
由于一般的拷贝构造都要进行深拷贝，有人就提出了疑问，若通过拷贝构造出来的对象仅仅只会进行读操作，不会内容进行修改，尤其是string对象内容非常庞大时，那给他开辟空间不会是很大的浪费吗？顾提出了遇到了上述只会进行读操作的对象进行拷贝构造时能否不开辟新的空间，使其与被拷贝对象指向同一段空间。
要避免觉这个浪费需要先解决两个问题：
多个对象指向同一段空间，会导致多次析构若其中一个对象要进行修改，会引起其他对象内容的改变2.1 引用计数（问题一）
引用计数用来记录资源使用者的个数。在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该资源，就给计数增加1，当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象时资源的最后一个使用者，将该资源释放；否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源
2.2 写实拷贝（问题二）
若其中一个对象要进行修改操作，则新开辟一段空间，将数据拷贝到新空间中，并将引用计数--，
写实拷贝其实就是在堵拷贝构造的对象不会进行写操作，若要进行写操作就给他独立开辟一段空间，也不亏，若不进行写操作，那就省去了一笔开辟空间的消耗
