C++ string类(2)—成员访问、插入、删除、替换、查找和交换操作

一、成员访问

1、[ ]&at

虽然二者功能一样，但[ ]比较常用。

int main()
{
	string s1("hello world");

	cout << s1[4] << endl;
	cout << s1.at(4) << endl;

	return 0;
}

访问越界[ ]会直接报错，.at( )会抛异常。

int main()
{
	string s1("hello world");

	try {
		s1.at(100);
	}
	catch (const exception& e) {
		cout << e.what() << endl;
	}

	return 0;
}

2、front( )&back( )

int main()
{
	string s1("hello world");

	cout << s1.back() << endl;
	cout << s1.front() << endl;

	return 0;
}

二、插入元素 insert( )

insert/erase不推荐经常使用，能少用就少用，因为他们可能都存在要挪动数据，效率低下。

指定位置插入字符串。

int main()
{
	string s1("world");
	s1.insert(0, "hello");
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}

指定位置插入单个字符

s1.insert(0, "w");

两种方式指定位置插入空字符
使用单引号需要加上插入字符个数(第二个参数)，使用双引号不需要。

int main()
{
	string s1("world");

	s1.insert(2, 1, ' ');
	s1.insert(3, " ");
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}

插入可以借助迭代器的begin()和end()获取位置。

s1.insert(s1.begin()+2, ' ');
s1.insert(s1.end() - 1, ' ');

三、删除元素 erase( )

insert/erase不推荐经常使用，能少用就少用，因为他们可能都存在要挪动数据，效率低下。

删除指定位置指定长度字符。

int main()
{
	string s2("hello world");
	s2.erase(5, 1);
	cout << s2 << endl;

	return 0;
}

也可以使用迭代器。

    s2.erase(s2.begin() + 5);

如果长度大于字符串长度或者缺省，则删除指定位置开始一直到最后的字符。

	s2.erase(5, 30);
    s2.erase(5);

四、替换元素 replace( )

replace()函数的第一个参数是替换的起始位置，第二个参数是要替换的字符数，第三个参数是替换的字符串。

int main()
{
	string s1("hello world");
	s1.replace(5, 1, "&&&&");
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}

首先，代码中的第一行是被注释掉的，表示字符串s1被初始化为”hello world”。这是一个注释行，不会被执行。
然后，使用s1.replace(5, 1, "&&&&")函数调用来替换字符串s1中从索引位置5开始的1个字符，将其替换为”&&&&”。
接下来，使用cout对象和<<运算符将修改后的字符串s1输出到标准输出流。

使用replace时，空间不够扩容，还要移动数据。

五、查找元素 find( )

find()用于在字符串中查找指定子串的第一个出现位置。

find()函数有多个重载版本，其中最常用的版本接受一个参数，即要查找的子串。它返回一个整数值，表示子串在字符串中的位置索引。如果找到了子串，则返回第一个匹配的位置索引；如果未找到子串，则返回一个特殊的值std::string::npos。

int main()
{
	string s1("hello world I love you");
	size_t pos = s1.find(' ');
	while (pos != string::npos) {
		s1.replace(pos, 1, "***");
		pos = s1.find(' ');
	}
	cout << s1 << endl;
	return 0;
}

我们可以对上述程序进行优化。

int main()
{
	string s1("hello world I love you");
	size_t num = 0;
	for (auto ch : s1) {
		if (ch == ' ')
			++num;
	}
	s1.reserve(s1.size() + 2 * num);
	size_t pos = s1.find(' ');
	while (pos != string::npos) {
		s1.replace(pos, 1, "***");
		pos = s1.find(' ',pos+3);
	}
	cout << s1 << endl;
	return 0;
}

首先，在代码中创建了一个名为s1的字符串对象，并将其初始化为”hello world I love you”。
然后，使用一个循环遍历字符串s1中的每个字符。在循环中，如果当前字符是空格，则将计数器num加1。
接下来，使用s1.reserve(s1.size() + 2 * num)函数调整字符串s1的容量，以便能够容纳替换后的字符串。这样做是为了避免在替换过程中频繁地重新分配内存，提高性能。
然后，使用s1.find(' ', pos)函数来查找字符串s1中下一个空格的位置。如果找到了空格，将其位置存储在变量pos中。
接下来，使用s1.replace(pos, 1, "***")函数将找到的空格替换为三个星号”***”。这样做会修改字符串s1中的内容。
然后，使用pos = s1.find(' ', pos + 3)来查找下一个空格的位置，从上一个空格的位置加3开始查找。这样做是为了避免重复替换已经被替换过的空格。
循环会一直执行，直到没有更多的空格被找到。
最后，使用cout对象和<<运算符将修改后的字符串s1输出到标准输出流。

还可以使用+=运算符进一步优化。

int main()
{
	string s1("hello world I love you");
	string newStr;
	size_t num = 0;
	for (auto ch : s1) {
		if (ch != ' ')
			++num;
	}
	newStr.reserve(s1.size() + 2 * num);
	for (auto ch : s1) {
		if (ch != ' ')
			newStr += ch;
		else
			newStr += "***";
	}
	s1 = newStr;
}

与之前的版本相比，这段程序是对第一段程序的改进版本，具有以下特点和优点：

更简洁：第二段程序使用了更简洁的方法来替换字符串中的空格，避免了使用循环和查找函数。
更高效：第二段程序只需遍历一次原始字符串，而不是使用循环和查找函数多次遍历。这样可以减少时间复杂度，提高程序的执行效率。
更易读：第二段程序使用了更直观的方式来替换空格，通过判断字符是否为空格来决定添加字符还是添加”***”。这样代码更易读懂，减少了冗余的操作。
更节省内存：第二段程序使用了新的字符串newStr来存储替换后的结果，避免了对原始字符串s1进行频繁的修改。这样可以减少内存的使用，提高程序的效率。

六、交换字符串 swap( )

int main()
{
	string s1("hello world");
	string s2("xxxxx");
	s1.swap(s2);
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;

	swap(s1, s2);
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
}

这段程序中的两个swap函数调用有以下区别：

std::string::swap是std::string类的成员函数，它直接在两个字符串对象之间交换数据，通常是通过交换内部指针来实现的，所以它的效率非常高，几乎是常数时间复杂度。
std::swap是标准库提供的一个模板函数，它可以用于交换任何类型的两个对象。对于std::string类型，std::swap内部实际上也是调用的std::string::swap，所以效率也是很高的。

总的来说，这两种方法在效率上是相当的，你可以根据实际情况和编程风格来选择使用哪一种。如果代码只涉及到字符串交换，那么使用std::string::swap可能会更直观一些；如果代码需要处理多种类型的交换，那么使用std::swap可能会更通用一些

七、c_str

int main()
{
	string s1("hello world");
	cout << s1 << endl;
	cout << s1.c_str() << endl;

	return 0;
}

cout << s1 << endl;：这行代码将字符串对象s1直接输出到标准输出流cout中。它会输出s1的内容，即字符串 “hello world”。
cout << s1.c_str() << endl;：这行代码使用了字符串对象s1的c_str()成员函数。c_str()函数返回一个指向以空字符结尾的字符数组（C风格字符串）的指针。然后，该指针被传递给cout输出流进行输出。它也会输出s1的内容，即字符串 “hello world”。

区别在于输出的方式不同。第一行直接输出字符串对象s1的内容，而第二行使用了c_str()函数将字符串对象转换为C风格字符串后输出。通常情况下，直接输出字符串对象更为简洁和方便。

int main()
{
	string s1("hello world");
    cout << s1 << endl;
	cout << s1.c_str() << endl;
	s1 += '\0';
	s1 += '\0';
	s1 += "xxxxx";
	cout << s1 << endl;
	cout << s1.c_str() << endl;

	return 0;
}

可以看到，通过对s1进行修改操作后，输出结果中的空字符（’\0’）在字符串对象s1的输出中仍然存在，但在c_str()函数返回的C风格字符串中被忽略了。这是因为c_str()函数会将字符串以空字符结尾，而在输出时遇到空字符就会停止输出。

我们逐步解释为什么输出结果会有所不同。

初始状态下，s1的值为”hello world”。

cout << s1 << endl;：输出s1的内容，即字符串 “hello world”。
cout << s1.c_str() << endl;：输出s1的C风格字符串表示，即 “hello world”。
s1 += '\0';：在s1末尾添加一个空字符（’\0’），此时s1的值变为 “hello world\0″。
s1 += '\0';：再次在s1末尾添加一个空字符（’\0’），此时s1的值变为 “hello world\0\0″。
s1 += "xxxxx";：将字符串 “xxxxx” 追加到s1的末尾，此时s1的值变为 “hello world\0\0xxxxx”。
cout << s1 << endl;：输出s1的内容，即 “hello world\0\0xxxxx”。
cout << s1.c_str() << endl;：输出s1的C风格字符串表示，即 “hello world”。这里需要注意，c_str()函数返回的是以空字符结尾的字符数组，输出时遇到第一个空字符就会停止输出。

八、rfind&substr

rfind函数用于在一个字符串中从后往前搜索指定的子字符串，并返回子字符串的位置。

它的语法如下：

size_t rfind(const string& str, size_t pos = string::npos) const;

str是要搜索的子字符串，pos是搜索的起始位置，默认为string::npos，表示从字符串的末尾开始搜索。

substr函数用于从一个字符串中提取子字符串。它的语法如下：

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

其中，pos是要提取的子字符串的起始位置，默认为0，len是要提取的子字符串的长度，默认为string::npos，表示提取从起始位置到字符串末尾的所有字符。

接下来看下面代码：

int main()
{
	string file("string.cpp.tar.zip");
	size_t pos = file.rfind('.');
	if (pos != string::npos)
	{
		string suffix = file.substr(pos);
		cout << suffix << endl;
	}

	return 0;
}

这段代码的目的是提取文件名中的后缀名。

首先，定义了一个字符串file，其中包含了一个文件名string.cpp.tar.zip。
然后，使用rfind函数从后往前搜索.字符的位置，并将结果保存在变量pos中。如果找到了.字符，则pos的值不等于string::npos。
接下来，通过判断pos的值是否不等于string::npos，来确定是否找到了.字符。如果找到了，则使用substr函数从pos位置开始提取子字符串，并将结果保存在变量suffix中。
最后，将提取到的后缀名输出到标准输出流cout中，然后换行。

在这个例子中，输出结果为.zip，因为.字符后面的部分就是文件的后缀名。

从URL中提取主机地址：

int main()
{
	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;
	}

	start += 3;
	size_t finish = url.find('/', start);
	string address = url.substr(start, finish - start);
	cout << address << endl;


	return 0;
}

使用find函数搜索字符串url中第一次出现的子字符串"://"的位置，并将结果保存在变量start中。如果找不到该子字符串，则start的值等于string::npos。

接下来，通过判断start的值是否等于string::npos，来确定是否找到了"://"子字符串。如果没有找到，则输出"invalid url"，表示URL无效。

如果找到了"://"子字符串，则将start的值增加3，以跳过"://"部分，然后使用find函数搜索从start位置开始的下一个'/'字符的位置，并将结果保存在变量finish中。

最后，使用substr函数从start位置开始，提取从start到finish之间的子字符串，并将结果保存在变量address中，将提取到的主机地址输出到标准输出流cout中，然后换行。

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