C++ 字符串库 std::basic_string

std::basic_string
C++ 字符串库 std::basic_string
在标头 定义

template<class CharT,class Traits = std::char_traits<CharT>,class Allocator = std::allocator<CharT>
> class basic_string;

(1)

namespace pmr {
template<class CharT,class Traits = std::char_traits<CharT>
> using basic_string =std::basic_string<CharT, Traits, std::pmr::polymorphic_allocator<CharT>>;}

(2)
类模板 basic_string 是存储和处理满足平凡类型 (TrivialType) 和标准布局类型 (StandardLayoutType) 且非数组类型的仿字符对象的序列。该类既不依赖字符类型，也不依赖该类型上的原生操作。操作的定义通过 Traits 模板形参—— std::char_traits 的特化或兼容特性类提供。

basic_string 是连续存储的，即对于 basic_string s，对任何 [​0​, s.size()) 中的 n 有 &*(s.begin() + n) == &*s.begin() + n，或等价地，指向 s[0] 的指针能传递给期待指向 CharT 的空终止 (C++11 起)数组首元素指针的函数。

std::basic_string 满足知分配器容器 (AllocatorAwareContainer) （除了不用定制的 construct/destroy 构造/析构元素）、序列容器 (SequenceContainer) 及连续容器 (ContiguousContainer) (C++17 起)的要求。

如果 Traits::char_type 或者 Allocator::char_type 与 CharT 不同，那么程序非良构。

std::basic_string 的成员函数是 constexpr 的：可以在常量表达式的求值中创建并使用 std::string 对象。

然而，std::string 对象通常不能是 constexpr 的，因为任何动态分配的存储都必须在同一常量表达式求值内释放。

提供数个对于常用字符类型的 typedef：

在标头 定义
类型 定义
std::string std::basic_string
std::wstring std::basic_string<wchar_t>
std::u8string (C++20) std::basic_string<char8_t>
std::u16string (C++11) std::basic_string<char16_t>
std::u32string (C++11) std::basic_string<char32_t>
std::pmr::string (C++17) std::pmr::basic_string
std::pmr::wstring (C++17) std::pmr::basic_string<wchar_t>
std::pmr::u8string (C++20) std::pmr::basic_string<char8_t>
std::pmr::u16string (C++17) std::pmr::basic_string<char16_t>
std::pmr::u32string (C++17) std::pmr::basic_string<char32_t>

模板形参
CharT - 字符类型
Traits - 指定字符类型上操作的特性类
Allocator - 用于分配内部存储的分配器类型
成员类型
成员类型 定义
traits_type Traits
value_type CharT
allocator_type Allocator
size_type
Allocator::size_type (C++11 前)
std::allocator_traits::size_type (C++11 起)

difference_type
Allocator::difference_type (C++11 前)
std::allocator_traits::difference_type (C++11 起)

reference value_type&
const_reference const value_type&
pointer
Allocator::pointer (C++11 前)
std::allocator_traits::pointer (C++11 起)

const_pointer
Allocator::const_pointer (C++11 前)
std::allocator_traits::const_pointer (C++11 起)

iterator
指向 value_type 的老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 及老式连续迭代器 (LegacyContiguousIterator)

指向 value_type 的老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 、contiguous_iterator 及常量表达式迭代器 (ConstexprIterator)

const_iterator
指向 const value_type 的老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 及老式连续迭代器 (LegacyContiguousIterator)

指向 const value_type 的老式随机访问迭代器 (LegacyRandomAccessIterator) 、contiguous_iterator 及常量表达式迭代器 (ConstexprIterator)

reverse_iterator std::reverse_iterator
const_reverse_iterator std::reverse_iterator<const_iterator>
成员函数
(构造函数)

构造 basic_string
(公开成员函数)
(析构函数)

销毁字符串，在使用内部存储时解分配它
(公开成员函数)
operator=

为字符串赋值
(公开成员函数)
assign

赋值字符给字符串
(公开成员函数)
assign_range

赋值范围内的字符到字符串
(公开成员函数)
get_allocator

返回关联的分配器
(公开成员函数)
元素访问
at

访问指定字符，有边界检查
(公开成员函数)
operator[]

访问指定字符
(公开成员函数)
front

访问首字符
(公开成员函数)
back

访问最后的字符
(公开成员函数)
data

返回指向字符串首字符的指针
(公开成员函数)
c_str

返回字符串的不可修改的 C 字符数组版本
(公开成员函数)
operator basic_string_view

返回到整个字符串的不可修改的 basic_string_view
(公开成员函数)
迭代器
begin
cbegin

返回指向起始的迭代器
(公开成员函数)
end
cend

返回指向末尾的迭代器
(公开成员函数)
rbegin
crbegin

返回指向起始的逆向迭代器
(公开成员函数)
rend
crend

返回指向末尾的逆向迭代器
(公开成员函数)
容量
empty

检查字符串是否为空
(公开成员函数)
size
length

返回字符数
(公开成员函数)
max_size

返回字符数的最大值
(公开成员函数)
reserve

保留存储
(公开成员函数)
capacity

返回当前对象分配的存储空间能保存的字符数量
(公开成员函数)
shrink_to_fit

通过释放不使用内存减少内存使用
(公开成员函数)
操作
clear

清除内容
(公开成员函数)
insert

插入字符
(公开成员函数)
insert_range

(C++23)

插入范围内的字符
(公开成员函数)
erase

移除字符
(公开成员函数)
push_back

后附字符到结尾
(公开成员函数)
pop_back

移除末尾字符
(公开成员函数)
append

后附字符到结尾
(公开成员函数)
append_range

后附范围内的字符到结尾
(公开成员函数)
operator+=

后附字符到结尾
(公开成员函数)
compare

比较二个字符串
(公开成员函数)
starts_with

检查字符串是否始于给定前缀
(公开成员函数)
ends_with

检查字符串是否终于给定后缀
(公开成员函数)
contains

检查字符串是否含有给定的子串或字符
(公开成员函数)
replace

替换字符串的指定部分
(公开成员函数)
replace_with_range

以范围中的字符替换字符串的指定部分
(公开成员函数)
substr

返回子串
(公开成员函数)
copy

复制字符
(公开成员函数)
resize

更改存储的字符数
(公开成员函数)
resize_and_overwrite

更改存储的字符数并可能经由用户提供的操作重写不确定的内容
(公开成员函数)
swap

交换内容
(公开成员函数)
查找
find

于字符串中寻找字符
(公开成员函数)
rfind

寻找子串的最后一次出现
(公开成员函数)
find_first_of

寻找字符的首次出现
(公开成员函数)
find_first_not_of

寻找字符的首次缺失
(公开成员函数)
find_last_of

寻找字符的最后一次出现
(公开成员函数)
find_last_not_of

寻找字符的最后一次缺失
(公开成员函数)
常量npos[静态]

特殊值。准确含义依赖语境
(公开静态成员常量)
非成员函数
operator+

连接两个字符串或者一个字符串和一个字符
(函数模板)
operator==
operator!=
operator<
operator>
operator<=
operator>=
operator<=>

以字典序比较两个字符串
(函数模板)
std::swap(std::basic_string)

特化 std::swap 算法
(函数模板)
erase(std::basic_string)
erase_if(std::basic_string)

擦除所有满足特定判别标准的元素
(函数模板)
输入/输出
operator<<
operator>>

执行字符串的流输入与输出
(函数模板)
getline

从输入/输出流读取数据到字符串
(函数模板)
数值转换
stoi
stol
stoll

转换字符串为有符号整数
(函数)
stoul
stoull

转换字符串为无符号整数
(函数)
stof
stod
stold

转换字符串为浮点值
(函数)
to_string

转换整数或浮点值为 string
(函数)
to_wstring

转换整数或浮点值为 wstring
(函数)
字面量
在内联命名空间 std::literals::string_literals 定义
operator""s

(C++14)

转换字符数组字面量为 basic_string
(函数)
辅助类
std::hashstd::string
std::hashstd::u8string
std::hashstd::u16string
std::hashstd::u32string
std::hashstd::wstring
std::hashstd::pmr::string
std::hashstd::pmr::u8string
std::hashstd::pmr::u16string
std::hashstd::pmr::u32string
std::hashstd::pmr::wstring

string 的散列支持
(类模板特化)
推导指引(C++17 起)
注解
尽管在 C++23 前要求在构造或销毁 std::basic_string 的元素时使用定制的 construct 或 destroy，所有实现都使用默认机制。P1072R10 更正了该要求以匹配既存实现。

功能特性测试宏 值 标准 功能特性
__cpp_lib_string_udls 201304L (C++14) std::basic_string 的用户定义字面量
__cpp_lib_starts_ends_with 201711L (C++20) starts_with 和 ends_with
__cpp_lib_constexpr_string 201907L (C++20) constexpr 的 std::basic_string
__cpp_lib_char8_t 201907L (C++20) std::u8string
__cpp_lib_erase_if 202002L (C++20) erase 和 erase_if
__cpp_lib_string_contains 202011L (C++23) contains
__cpp_lib_string_resize_and_overwrite 202110L (C++23) resize_and_overwrite
__cpp_lib_containers_ranges 202202L (C++23) 接受容器兼容范围的构造、插入、替换成员函数

示例
运行此代码

#include <iostream>
#include <string>int main()
{using namespace std::literals;// 从 const char* 创建 stringstd::string str1 = "hello";// 从字符串字面量创建 stringauto str2 = "world"s;// 拼接 stringstd::string str3 = str1 + " " + str2;// 打印结果std::cout << str3 << '\n';std::string::size_type pos = str3.find(" ");str1 = str3.substr(pos + 1); // 空格后的部分str2 = str3.substr(0, pos);  // 空格前的部分std::cout << str1 << ' ' << str2 << '\n';// 用下标运算符 operator[] 访问元素std::cout << str1[0] << '\n';str1[0] = 'W';std::cout << str1 << '\n';
}

输出：

hello world
world hello
w
World
缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告

LWG 530 C++98 LWG259 意外的使得 basic_string 的元素存储的连续性不被要求 再次要求
LWG 2994 (P1148R0) C++98 Traits::char_type[1] 或 Allocator::char_type 与 CharT 不同时的行为未定义 此时程序非良构
↑ Traits::char_type 的情况已在 P1148R0 中解决。

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