C++string中有关字符串内容修改和替换的函数浅析

1.assign()

原型：

//string (1)
basic_string& assign (const basic_string& str);
//substring (2)
basic_string& assign (const basic_string& str, size_type subpos, size_type sublen);
//c-string (3)
basic_string& assign (const charT* s);
//buffer (4)
basic_string& assign (const charT* s, size_type n);
//ill (5)
basic_string& assign (size_type n, charT c);
//range (6)
template <class InputIterator>
   basic_string& assign (InputIterator first, InputIterator last);

ps:charT是类模板basic_string的第1个参数，指定了字符串中字符的类型。用char实例化basic_string，得到string（可参考在下的“C++ string到底是什么”）。所以， 在string中，charT就是char。

示例：

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

int main()
{
    string str1("123456");
    string str = "123456789";
    char* str2 = "abcdef";
    str.assign(str1);
    cout << str << endl;//123456   可见执行assign()后，str将被重写
    str.assign(str1, 2, 3);
    cout << str << endl;//345   从位置2开始的3个字符
    str.assign(str1, 1, 20);//超出范围
    cout << str << endl;//23456
    cout << str.length() << endl;//5 可见没有空格
    str.assign(str1, 2, str1.npos);//后面介绍npos
    cout << str << endl;//3456   从位置2到末尾的字符给str
    str.assign(5, ‘X‘);
    cout << str << endl;//XXXXX
    str.assign(str1.begin(), str1.end() - 1);
    cout << str << endl;//12345 从开头到结尾-1（即倒数第个字符）
    //str.assign(str1.begin() + 4, str1.end() - 4);//不能反着来，即试图将以str1.begin() + 4（5）开头，以str1.end() - 4（2）结尾的5432给str是不行的
    //cout << str << endl;                         //这样会出现运行时错误
    str.assign(str1.begin() + 2, str1.end() - 3);//前后指向同一字符（3），这样可以
    cout << str << endl;//3
    str.assign(str1.begin() + 2, str1.end() - 4);//这个却可以
    cout << str << endl;//空行
    cout << str.length() << endl;//0
    str.assign("abcdefg", 6);
    cout << str << endl;//abcdef 将abcdefg的前6个字符给str
    str.assign("abcdefg", 20);//超出范围
    cout << str << endl;//abcdefg+乱码
    cout << str.length() << endl;//10   说明将"abcdefg+3个空格"给了str
    str.assign(3, 0x41);
    cout << str << endl;//AAA   可以使用16进制的ASCII码 0x41换成10进制是65，是A的ASCII码
    str.assign(str2);
    cout << str << endl;//abcdef
    str.assign(str2, 2, 3);
    cout << str << endl;//cde   对char*型也可以
    return 0;
}

以上代码中有一句
str.assign(str1, 2, str1.npos);
这里我们解释npos：
它的定义如下：
std::string::npos
static const size_t npos = -1;
它是size_t类型的最大值，有些编译器也将它置为string对象的最大容量（按字节算，包括‘\0‘），而有些编译器不是，我们在后边将会看到。
为什么是最大呢？
-1用反码存储（32位），就是32个1，而size_t是无符号整型，所以，32个1的2进制转化为10进制就是2的32次方-1，即4294967295。
看下面一段验证代码：

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

int main()
{
    string str1 = "123456789";
    cout << str1.npos << endl;//4294967295
    cout << (str1.npos == -1) << endl;//1
    cout << str1.max_size() << endl;//4294967294   1073741820(=2^30-4)
    return 0;
}

其中，4294967294是VS2013上的结果，可见max_size()不包括‘\0‘，1073741820是CodeBlocks12.11上的结果。
由此，我们可知，str.assign(str1, 2, str1.npos);等价于str.assign(str1, 2, 4294967294);

另外，在C++11中，还有两个重载的assign()函数，它们的原型分别是：

//initializer list(7)
basic_string& assign (initializer_list<charT> il);
//move (8)
basic_string& assign (basic_string&& str) noexcept;

其中，（7）与list容器有关，而（8）与右值引用和移动语义有关，这里我们暂不详述。
对于（8）中的noexcept关键字，它声明了函数不会抛出异常（当然函数不是真的就永远都不会抛出异常，比如该函数A（声明为noexcept）中调用了另一个函数B，而函数B中有抛出异常语句，那么，当我们调用函数A是，就可能抛出异常），由于noexcept不是本文的重点，这里我们不详述，有兴趣的读者可以自行查阅资料了解学习相关内容。

2.swap()

原型：void swap (basic_string& str);
只有这一个，要交换就交换整个字符串，这里没有针对子串的操作。
不举例。

3.erase()

原型：

//sequence (1)
basic_string& erase (size_type pos = 0, size_type len = npos);
//character (2)
     iterator erase (iterator p);
//range (3)
     iterator erase (iterator first, iterator last);

说明：
注意到basic_string& erase (size_type pos = 0, size_type len = npos);给出了默认参数，这样，我们在使用该函数时，就可以省略第2个参数，效果是删除从第1个参数所指位置（包括该位置）起的所有字符（正如下边示例中有关str3的操作和输出）。原因是len=npos，而npos一定大于string对象的最大长度。

示例：

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

int main()
{
    string str1("123456789");
    string str2("123456789");
    string str3("123456789");
    string str4("123456789");
    string str5("123456789");
    string str6("123456789");
    string str7("123456789");
    string str8("123456789");
    str1.erase(2, 3);
    cout << str1 << endl;//126789
    str2.erase(2, 10); cout << endl;//空行
    str3.erase(7);//注意这里的参数值不能超过str3.length(),否则会出现运行时错误等于是输出空行，相当于删除‘\0‘及其后面的（当然后面什么也没有，
                  //因为‘\0‘已经是最后一个）
    cout << str3 << endl;//1234567   当省略第2个参数时，删除第1个参数所指位置起（即包括该位置）的所有字符
    //str4.erase(10, 5);//这么做不行
    //cout << str4 << endl;
    str4.erase(str4.begin());
    cout << str4 << endl;//23456789
    str5.erase(str5.begin() + 2);
    cout << str5<< endl;//12456789
    //str6.erase(str6.begin() + 10);//这么做不行
    //cout << str6 << endl;
    str6.erase(str6.end() - 2);
    cout << str6 << endl;//12345679
    //str7.erase(str7.end() - 10);//这么做不行
    //cout << str7 << endl;
    str7.erase(str7.begin()+2,str7.end()-2);
    str7.erase(str7.begin() + 2, str7.end() - 2);
    cout << str7 << endl;//1289   删除从str7.begin()+2（包括str7.begin()+2)到str7.end() - 2（包括str7.end() - 2）的所有字符
    //str8.erase(str8.begin() + 7, str8.end() - 5);//这么做不行
    //cout << str8 << endl;
    return 0;
}

4.clear()

原型：

void clear() noexcept;

作用：
删除字符串的所有内容。

示例：

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

int main()
{
    string str("123456789");
    str.clear();
    cout << str << endl;//空行
    cout << str.length() << endl;//0
    return 0;
}

5.insert()

原型：

//string (1)
basic_string& insert (size_type pos, const basic_string& str);
//substring (2)
basic_string& insert (size_type pos, const basic_string& str,
                      size_type subpos, size_type sublen);
//c-string (3)
basic_string& insert (size_type pos, const charT* s);
//buffer (4)
basic_string& insert (size_type pos, const charT* s, size_type n);
//fill (5)
basic_string& insert (size_type pos,   size_type n, charT c);
     iterator insert (const_iterator p, size_type n, charT c);
//single character (6)
     iterator insert (const_iterator p, charT c);
//range (7)
template <class InputIterator>
     iterator insert (iterator p, InputIterator first, InputIterator last);
//initializer list (8)
basic_string& insert (const_iterator p, initializer_list<charT> il);

说明：
1）原型（8）与list容器有关，是C++11新标准，这里赞不详述。
2）以上原型中出现的返回值和参数有iterator和InputIterator与迭代器有关，这里也暂不详述，可以将其简单地理解为指针，begin()和end()的返回值与它们匹配。

示例：

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

int main()
{
   /*
    *测试basic_string& insert (size_type pos, const basic_string& str);
   */
    string st1("123456789");
    //string st2("123456789");
    string str1("abc");
    st1.insert(3, str1);
    cout << st1 << endl;//123abc456789   注意是在pos所指位置前插入
    //st2.insert(10, str1);//超出范围
    //cout << st2 << endl;//不可以
    /*
    **测试basic_string& insert (size_type pos, const basic_string& str,size_type subpos, size_type sublen);
    */
    string st2("123456789");
    string st3("123456789");
    string str2("abcdefg");
    st2.insert(3, str2, 2, 3);
    cout << st2 << endl;//123cde456789
    st3.insert(3, str2, 4, 9);//超出范围
    cout << st3 << endl;//123efg456789   可见如果超出字符串的长度，则一直到字符串的最后，不补空格
    /*
    **测试basic_string& insert (size_type pos, const charT* s);
    */
    string st4("123456789");
    string st5("123456789");
    char* str3 = "abc";
    st4.insert(3, str3);
    cout << st4 << endl;//123abc456789
    st5.insert(3, "abc");
    cout << st5 << endl;//123abc456789
    /*
    **测试basic_string& insert (size_type pos, const charT* s, size_type n);
    */
    string st6("123456789");
    string st7("123456789");
    st6.insert(3, "abcdefg", 3);//n可以为0，为0时什么也不加 当n为负值时会出现运行时错误
    cout << st6 << endl;//123abc456789
    st7.insert(3, "abcdefg", 20);//超出范围
    cout << st7 << endl;//123abcdefg i n v a l i 456789  调大n值（如500）进行测试，发现中间多出来的是报错的语句和乱码，且每次运行的输出可能不一样
                        //CodeBlocks12.11上中间直接就是乱码
    /*
    **测试basic_string& insert (size_type pos,   size_type n, charT c);  和  iterator insert (const_iterator p, size_type n, charT c);
    */
    string st8("123456789");
    string st9("123456789");
    st8.insert(3, 2, ‘a‘);
    cout << st8 << endl;//123aa456789
    st9.insert(st9.begin() + 3, 2, ‘a‘);
    cout << st9 << endl;//123aa456789
    /*
    **测试iterator insert (const_iterator p, charT c);
    */
    string ss1("123456789");
    ss1.insert(ss1.begin()+3, ‘a‘);//由原型知，这里不能将ss1.begin()+3改为3
    cout << ss1 << endl;//123a456789
    /*
    **测试template <class InputIterator>
    **    iterator insert (iterator p, InputIterator first, InputIterator last);
    */
    string ss2("123456789");
    string str4("abcdefg");
    ss2.insert(ss2.begin() + 3, str4.begin(), str4.begin()+3);//超出范围会出现运行时错误
    cout << ss2 << endl;//123abc456789
    return 0;
}

6.append()

原型：

//string (1)
basic_string& append (const basic_string& str);
//substring (2)
basic_string& append (const basic_string& str, size_type subpos, size_type sublen);
//c-string (3)
basic_string& append (const charT* s);
//buffer (4)
basic_string& append (const charT* s, size_type n);
//fill (5)
basic_string& append (size_type n, charT c);
//range (6)
template <class InputIterator>
basic_string& append (InputIterator first, InputIterator last);
//initializer list(7)
basic_string& append (initializer_list<charT> il);

(7)不详述。
示例：

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

int main()
{
    /*
    **测试basic_string& append (const basic_string& str);
        */
    string st1("123456789");
    string str1("abc");
    string& ss = st1.append(str1);
    cout << ss << endl;//123456789abc
    cout << st1 << endl;//123456789abc
    /*
    **测试basic_string& append (const basic_string& str, size_type subpos, size_type sublen);
        */
    string st2("123456789");
    string st3("123456789");
    string str2("abcdefg");
    st2.append(str2, 2, 3);
    cout << st2 << endl;//123456789cde
    st3.append(str2, 3, 20);//超出范围
    cout << st3 << endl;//123456789defg    当用数字表示范围时，若超出范围，则直到字符串的结尾，不会补空格，也不会出现运行时错误
    cout << st3.length() << endl;//13      尽管如此，在实际编程时，也必须保证不超范围
    /*
    **测试basic_string& append (const charT* s);
        */
    string st4("123456789");
    st4.append("abc");
    cout << st4 << endl;//123456789abc
    /*
    **测试basic_string& append (const charT* s, size_type n);
    */
    string st5("123456789");
    st5.append("abc", 5);//超出范围
    cout << st5 << endl;//123456789abc+乱码
    /*
    **测试basic_string& append (size_type n, charT c);
    */
    string st6("123456789");
    st6.append(3, 0x41);//可以用16进制的ASCII码
    cout << st6 << endl;//123456789AAA
    /*
    **测试template <class InputIterator>
    **basic_string& append (InputIterator first, InputIterator last);
    */
    /*
    string st7("123456789");
    string str3("abcdefg");
    st6.append(str3.begin() + 2, str3.begin() + 10);//超出范围
    cout << st7 << endl;//当使用迭代器时，若超出范围，则会出现运行时错误
    */
    return 0;
}

7.replace()

原型：

//string (1)
basic_string& replace (size_type pos,     size_type len,     const basic_string& str);
basic_string& replace (const_iterator i1, const_iterator i2, const basic_string& str);
//substring (2)
basic_string& replace (size_type pos, size_type len, const basic_string& str,
                       size_type subpos, size_type sublen);
//c-string (3)
basic_string& replace (size_type pos,     size_type len,     const charT* s);
basic_string& replace (const_iterator i1, const_iterator i2, const charT* s);
//buffer (4)
basic_string& replace (size_type pos,     size_type len,     const charT* s, size_type n);
basic_string& replace (const_iterator i1, const_iterator i2, const charT* s, size_type n);
//fill (5)
basic_string& replace (size_type pos,     size_type len,     size_type n, charT c);
basic_string& replace (const_iterator i1, const_iterator i2, size_type n, charT c);
//range (6)
template <class InputIterator>
  basic_string& replace (const_iterator i1, const_iterator i2,
                       InputIterator first, InputIterator last);
//initializer list (7)
basic_string& replace (const_iterator i1, const_iterator i2, initializer_list<charT> il);

(7)不详述
示例：（这里仅给出部分原型的测试，其它的读者可参照前面几个函数的实例自行测试）

#include<iostream>
#include<string>

using namespace std;

int main()
{
    /*
    **测试basic_string& replace (size_type pos,     size_type len,     const basic_string& str);
    */
    string st1("123456789");
    string str1("abcde");
    string str2("ab");
    st1.replace(2, 3, str1);//将位置2开始的3个字符（345）换成abcde
    cout << st1 << endl;//12abcde6789
    string st2("123456789");
    st2.replace(1, 7, str1);
    cout << st2 << endl;//1abcde9
    string st3("123456789");
    st3.replace(6, 9, str2);//超出范围
    cout << st3 << endl;//123456ab
    /*
    **测试basic_string& replace (const_iterator i1, const_iterator i2, const basic_string& str);
    */
    /*string st4("123456789");
    st4.replace(st4.begin() + 8, st4.begin() + 10, str1);   //迭代器超范围，出现运行时错误
    cout << st4 << endl;*/
    /*
    **测试basic_string& replace (size_type pos,     size_type len,     const charT* s, size_type n);
    */
    string st5("123456789");
    st5.replace(2, 3, "abcdefg", 5);
    cout << st5 << endl;//12abcde6789
    string st6("123456789");
    st6.replace(2, 3, "abc", 20);//超出范围
    cout << st6 << endl;//12abc+乱码+6789   对于char*类型，若超出范围，就会出现乱码
    return 0;
}

以上各函数的原型及参数的意义大同小异，读者可以触类旁通。现结合以上各示例，对“超出范围”这一特殊情况给出一般性的规律总结：
1.对于string类型，用数字表示范围，超出时，自动截止到字符串的末尾，不会补空格，不会有乱码，也不会出现运行时错误。
2.对于string类型，用迭代器表示范围，超出时，出现运行时错误。
3.对于char*类型，用数字表示范围（只能用数字表示，char*是基本类型，没有迭代器），超出时，会出现乱码。

时间： 2024-10-10 23:18:33

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