string类型支持长度可变的字符串，C++标准库负责管理存储字符的相关内存，以及提供各种有用的操作。标准库string类型的目的就是满足对字符串的一般应用。

与其它的标准库类型一样，用户程序要使用string类型对象，必须包含相关头文件。如果程序员提供合适的using声明，那么编写出来的程序将会变得简短一些：

#include <string>

using std::string;

3.2.1  定义和初始化String对象

string标准库支持几个构造函数（2.2.3节）。构造函数是一个特殊成员函数，定义如何初始化该类型的对象。表3-1列出了几个string类型常用的构造函数。当没有明确指定对象初始代式时，系统将使用默认构造函数（2.3.4节）。

表3-1  几种初始化String对象的方式

 

3.2.2  String的读写

我们已在第1章学习了用iostream标准库来读写内置类型的值，如int,double等。同样地，也可以用iostream和string标准库，使用标准输入输出操作符来读写string对象：

// Note: #include and using declarations must be added to compile this code

int main()

{

    string s;             // empty string

    cin >> s;             // read whitespace-separated string into s

    cout << s << endl;  // write s to the output

    return 0;

}

以上程序首先定义命名为s的字符串，第二行代码：

cin >> s;        // read whitespace-separated string into s

从标准输入读取string，并将读入的串存储在s中。string类型的输入操作符：

l   读取并忽略开头所有的空白字符（如空格，换行符，制表符）。

l   读取字符直至再次遇到空白字符，读取终止。

因此，如果输入到程序的是“   Hello World!   ”（注意到开头和结尾的空格），则屏幕上将输出“Hello”，而不含任何空格。

输入和输出操作的行为与内置类型操作符基本类似。尤其是，这些操作符返回左操作数作为运算结果。因此，我们可以把多个读操作或多个写操作放在一起：

string s1, s2;

cin >> s1 >> s2; // read first input into s1, second into s2

cout << s1 << s2 << endl; // write both strings

如果给定和上一个程序同样的输入，则输出的结果将是：

HelloWorld!

对于上例，编译时必须加上#include来标示iostream和string标准库，以及给出用到的所有标准库中的名字（如string,cin,cout,endl）的using声明。

从本例开始的程序均假设程序中所有必须的#include和using声明已给出。

1. 读入未知数目的string对象

和内置类型的输入操作符一样，string的输入操作符也会返回所读的数据流。因此，可以把输入操作作为判断条件，这与我们在1.4.4节读取整型数据的程序做法是一样的。下面的程序将从标准输入读取一组string对象，然后在标准输出上逐行输出：

int main()

{

    string word;

    // read until end-of-file, writing each word to a new line

    while (cin >> word)

       cout << word << endl;

    return 0;

}

上例中，用输入操作符来读取string对象。该操作符返回所读的istream对象，并在读取结束后，作为while的判断条件。如果输入流是有效的，即还没到达文件尾且没遇到无效输入，则执行while循环体，并将读取到的字符串输出到标准输出。如果到达了文件尾，则跳出while循环。

2. 用getline读取整行文本

另外还有一个有用的string IO操作：getline。这个函数接受两个参数：一个输入流对象和一个string对象。getline函数从输入流的下一行读取，并保存读取的内容到string中，但不包括换行符。和输入操作符不一样的是，getline并不忽略行开头的换行符。只要getline遇到换行符，即便它是输入的第一个字符，getline也将停止读入并返回。如果第一个字符就是换行符，则string参数将被置为空string。

getline函数将istream参数作为返回值，和输入操作符一样也把它用作判断条件。例如，重写前面那段程序，把每行输出一个单词改为每次输出一行文本：

int main()

{

    string line;

    // read line at time until end-of-file

    while (getline(cin, line))

       cout << line << endl;

    return 0;

}

由于line不含换行符，若要逐行输出需要自行添加。照常，我们用endl来输出一个换行符并刷新输出缓冲区。

注意由于getline函数返回时丢弃换行符，换行符将不会存储在string对象中。

3.2.3  string对象的操作

表3-2列出了常用的string操作。

表3-2  string操作

1. string的size和empty操作

string对象的长度指的是string对象中字符的个数，可以通过size操作获取：

int main()

{

    string st("The expense of spirit\n");

    cout << "The size of " << st << "is " << st.size()

        << " characters, including the newline" << endl;

    return 0;

}

编译并运行这个程序，得到的结果为：

The size of The expense of spirit

is 22 characters, including the newline

了解string对象是否为空是有用的。一种方法是将size与0进行比较：

if (st.size() == 0)

     // ok: empty

本例中，程序员并不需要知道string对象中有多少个字符，只想知道size是否为0。用string的成员函数empty()可以更直接地回答这个问题：

if (st.empty())

     // ok: empty

empty()成员函数将返回bool值（2.1节），如果string对象为空则返回true，否则返回false。

2. string::size_type类型

从逻辑上来讲，size()成员函数似乎应该返回整型数值，或如2.2节“建议”中所述的无符号整数。但事实上，size操作返回的是string::size_type类型的值。我们需要对这种类型做一些解释。

string类类型和许多其他库类型都定义了一些伙伴类型（companion types）。这些伙伴类型使得库类型的使用是机器无关的(machine-independent)。size_type就是这些伙伴类型中的一种。它定义为与unsigned型（unsigned int或unsigned long）具有相同的含义，而且可以保证足够大可存储任意string对象的长度。为了使用由string类型定义的size_type类型，程序员必须加上作用域操作符来说明所使用的size_type类型是由string类定义的。

任何存储string的size操作结果的变量必须为string::size_type类型。特别重要的是，不要把size的返回值赋给一个int变量。

虽然我们不知道string::size_type的确切类型，但可以知道它是unsigned型（2.1.1节）。对于任意一种给定的数据类型，它的unsigned型所能表示的最大正数值比对应的signed要大一倍。这个事实表明size_type存储的string长度是int所能存储的两倍。

使用int变量的另一个问题是，有些机器上int变量的表示范围太小，甚至无法存储实际并不长的string对象。如在有16位int型的机器上，int类型变量最大只能表示32767个字符的string对象。而能容纳一个文件内容的string对象轻易就会超过这个数字。因此，为了避免溢出，保存一个string对象size的最安全的方法就是使用标准库类型string:: size_type。

3. string关系操作符

string类定义了几种关系操作符用来比较两个string值的大小。这些操作符实际上是比较每个string对象的字符。

string对象比较运算是区分大小写的，即同一个字符的大小写形式被认为是两个不同的字符。在多数计算机上，大写的字母位于小写字母之前：任何一个大写字母都小于任意的小写字母。

==操作符比较两个string对象，如果它们相等，则返回true。两个string对象相等是指它们的长度相同，且含有相同的字符。标准库还定义了!=操作符来测试两个string对象是否不等。

关系操作符<,<=,>,>=分别用于测试一个string对象是否小于、小于或等于、大于、大于或等于另一个string对象：

string big = "big", small = "small";

string s1 = big;     // s1 is a copy of big

if (big == small)    // false

    // ...

if (big <= s1)       // true, they're equal, so big is less than or equal to s1

    // ...

关系操作符比较两个string对象时采用了和（大小敏感的）字典排序相同的策略：

l   如果两个string对象长度不同，且短的string对象与长的string对象的前面部分相匹配，则短的string对象小于长的string对象。

l   如果两个string对象的字符不同，则比较第一个不匹配的字符。

举例来说，给定string对象：

string substr  = "Hello";

string phrase  = "Hello World";

string slang   = "Hiya";

则substr小于phrase，而slang则大于substr或phrase。

4. string对象的赋值

总体上说，标准库类型尽量设计得和基本数据类型一样方便易用。因此，大多数库类型支持赋值操作。对string对象来说，可以把一个string对象赋值给另一个string对象：

// st1 is an empty string, st2 is a copy of the literal

string st1, st2 = "The expense of spirit";

st1 = st2; // replace st1 by a copy of st2

赋值操作后，st1就包含了st2串所有字符的一个副本。

大多数string库类型的赋值等操作的实现都会遇到一些效率上的问题，但值得注意的是，从概念上讲，赋值操作确实需要的工作。它必须先把st1占用的相关内存释放掉，然后再分配给st1足够存放st2副本的内存空间，最后把st2中的所有字符复制到新分配的内存空间。

5. 两个string对象相加

string对象的加法被定义为连接（concatenation）。也就是说，两个（或多个）string对象可以通过使用加操作符+或者复合赋值操作符+=（1.4.1节）连接起来。给定两个string对象：

string s1("hello, ");

string s2("world\n");

下面把两个string对象连接起来产生第三个string对象：

    string s3 = s1 + s2;      // s3 is hello, world\n

如果要把s2直接追加到s1的末尾，可以使用+=操作符：

  s1 += s2;      // equivalent to s1 = s1 + s2

6. 和字符串字面值的连接

上面的字符串对象s1和s2直接包含了标点符号。也可以通过将string对象和字符串字面值混合连接得到同样的结果：

string s1("hello");

string s2("world");

string s3 = s1 + ", " + s2 + "\n";

当进行string对象和字符串字面值混合连接操作时，+操作符的左右操作数必须至少有一个是string类型的：

string s1 = "hello";   // no punctuation

string s2 = "world";

string s3 = s1 + ", ";                // ok: adding a string and a literal

string s4 = "hello" + ", ";              // error: no string operand

string s5 = s1 + ", " + "world";        // ok: each + has string operand

string s6 = "hello" + ", " + s2;        // error: can't add string literals

S3和s4的初始化只用了一个单独的操作。在这些例子中，很容易判断s3的初始化是合法的：把一个string对象和一个字符串字面值连接起来。而s4的初始化试图将两个字符串字面值相加，因此是非法的。

s5的初始化方法显得有点不可思议，但这种用法和标准输入输出的串联效果是一样的（1.2节）。本例中，string标准库定义加操作返回一个string对象。这样，在对s5进行初始化时，子表达式s1 + ", "将返回一个新string对象，后者再和字面值“world\n”连接。整个初始化过程可以改写为：

string tmp = s1 + “, ”;   // ok: + has a string operand

s5 = tmp + “world”;       // ok: + has a string operand

而s6的初始化是非法的。依次来看每个子表达式，则第一个子表达式试图把两个字符串字面值连接起来。这是不允许的，因此这个语句是错误的。

7. 从string对象获取字符

string类型通过下标操作符([])来访问string对象中的单个字符。下标操作符需要取一个size_type类型的值，来标明要访问字符的位置。这个下标中的值通常被称为“下标”或“索引（index）”。

string对象的下标从0开始。如果s是一个string对象且s不空，则s[0]就是字符串的第一个字符，s[1]就表示第二个字符（如果有的话），而s[s.size()-1]则表示s的最后一个字符。

引用下标超出下标作用范围就会引起溢出错误。

可用下标操作符分别取出string对象的每个字符，分行输出：

string str("some string");

for (string::size_type ix = 0; ix != str.size(); ++ix)

    cout << str[ix] << endl;

每次通过循环，就从str对象中读取下一个字符，输出该字符并换行。

8. 下标操作可用作左值

前面说过，变量是左值（2.3.1节），且赋值操作的左操作数必须是左值。和变量一样，string对象的下标操作返回值也是左值。因此，下标操作可以放于赋值操作符的左边或右边。通过下面循环把str对象的每一个字符置为’*’:

for (string::size_type ix = 0; ix != str.size(); ++ix)

     str[ix] = '*';

9. 计算下标值

任何可产生整型数值的表达式都可用作下标操作符的索引。例如，假设someval和someotherval是两个整型对象，可以这样写：

str[someotherval * someval] = someval;

虽然任何整型数值都可作为索引，但索引的实际数据类型却是unsigned类型string:: size_type。

前面讲过，要用string::size_type类型的变量接受size函数的返回值。在定义用作索引的变量时，出于同样的道理，string对象的索引变量最好也用string:: size_type类型。

在使用下标索引string对象时，必须保证索引值“在上下界范围内”。“在上下界范围内”就是指索引值是一个赋值为size_type类型的值，其取值范围在0到string对象长度减1之间。使用string::size_type类型或其他unsigned类型作为索引，就可以保证索引值不小于0。只要索引值是unsigned类型，就只需要检测它是否小于string对象的长度。

标准库不要求检查索引值，所用索引的下标越界是没有定义的，这样往往会导致严重的运行时错误。

3.2.4  string对象中字符的处理

我们经常要对string对象中的单个字符进行处理，例如，通常需要知道某个特殊字符是否为空白字符、字母或数字。表3-3列出了各种字符操作函数，适用于string对象的字符（或其他任何char值）。这些函数都在cctype头文件中定义。

表3-3  cctype定义的函数

 

表3-3中的大部分函数是测试一个给定的字符是否符合条件，并返回一个int值作为真值。如果测试失败，则该函数返回0，否则返回一个（无意义的）非0值，表示被测字符符合条件。

表中的这些函数，可输出的字符是指那些可以显式表示的字符。空白字符则是空格、制表符、垂直制表符、回车符、换行符和进纸符中的任意一种；标点符号则是除了数字、字母或（可输出的）空白字符（如空格）以外的其他字符。

这里给出一个例子，运用这些函数输出一给定string对象中标点符号的个数：

string s("Hello World!!!");

string::size_type punct_cnt = 0;

// count number of punctuation characters in s

for (string::size_type index = 0; index != s.size(); ++index)

    if (ispunct(s[index]))

       ++punct_cnt;

cout << punct_cnt

     << " punctuation characters in " << s << endl;

这个程序的输出结果是：

3 punctuation characters in Hello World!!!

和返回真值的函数不同的是，tolower和toupper函数返回的是字符，返回实参字符本身或返回该字符相应的大小写字符。我们可以用tolower函数把string对象s中的字母改为小写字母，程序如下：

// convert s to lowercase

for (string::size_type index = 0; index != s.size(); ++index)

    s[index] = tolower(s[index]);

cout << s << endl;

得到的结果为：

hello world!!!