C++抽象编程——字符串（2）——<string>库的应用与字符串遍历

Operator overloading

正如你在上篇的图中所看到的一样，string库利用了C++中非常强大的特性，重新定义了一系列的标准运算，我们称为运算符重载（operator overloading）。它根据操作对象的数据类型，重新定义了操作符的行为。 在<string>库中，最重要的是重载的运算符是+号。 当+应用于数字时，它执行加法。 当+时应用于字符串，它执行字符串之间的连接，就是把两个字符串首尾相连接。你还可以使用+ =形式将新文本连接到现有字符串上， +和+ =运算符允许串联或单个的连接字符，比如下面的例子，它设置字符串变量str为字符串“abcd”：

#include <iostream>#include <string>using namespace std;int main() {string str = "abc";str += "d";cout << str << endl;return 0;}

结果如图;

学过Java的人可能想+运算符通过其他类型的值将这些值转换为字符串，然后连接他们在一起。 很遗憾，该功能在C ++中不可用，它会把使用具有不兼容操作数的+运算符作为错误返回。C ++还重载关系运算符，以便可以比较字符串值（这比很多语言，比如C和java中更加方便）。例如，你可以检查str的值是否等于“quit”：

if (str == "quit")

关系运算符使用字母顺序来比较字符串，他的顺序由底层ASCII代码定义。 所以，很显然这是区分大小写的，因此“abc”不等于“ABC”。

Selecting characters from a string

在C++中，string的下标是从0开始计数的，比如我们上一篇的博文中的“hello， world”，它每一个元素的下标如图：

每一个字符下面的数字代表字符所在的位置，我们称为下标（index）。C++提供了两种不同的办法去从一个字符串中提取单个字符。其中一种就是在string的后面加一个方括号，里面提供它的下标比如：

str[0]

此时，它将会返回第一个元素“h”。C++还提供了另外一个调用方法，.at 方法，虽然上面的方式我们更好理解，但是在除了字符串的过程中，我们更愿意用.at函数去代替上面的方法，因为.at方法会检查你的下标是否越界。他们的功能都是一样的，操作如下：

str.at(i)

其实我们不仅仅可以选择他们，我们还可以对选择的字符进行赋值操作，比如：

str[0] = 'H'; 或者 str.at(0) = 'H';

这个时候字符串就变为了 “Hello， world”。

String assignment

C ++重新定义字符串的赋值，以便为一个字符串赋值另一个复制字符，就像这样：

str2 = str1;

这个表达式，意思就是把str1的字符赋值给str2，在这期间注意是先把str1 copy下来再进行赋值，复赋值后str1的值不受影响，也就是单纯的复制，除非这个str的参数为引用类型。

Extracting parts of a string

字符串的连接使得一个字符串由短变长，但是我们常常做的操作却是在一个长字符串中进行一些翻转，分离操作。 字符串类出口一个名为substr的方法，它接受两个参数：要选择字符的索引开始位置和截止的位置。 调用str.substr（start，n）通过从str指定的索引位置开始从str中提取n个字符来创建一个新字符串。 例如，如果str包含字符串“hello，world”，则调用方法

str.substr(1, 3)；

那么它会返回一个从位置1跟3截取的字符串“ell”，当然我们如果只是输入一个数字，那么它就默认为开始位置，一直截取到最后，例如：

str.substr(7)

那么返回的是“world”。当然我们也可以写一个函数来获取字符串的后半部分：

string secondHalf(string str) {return str.substr(str.length() / 2);}

Searching within a string

很多时候，你会发现我们常常要在一个字符串中查找某个特殊的字符或者字符，这是很经常的操作。为了解决这个问题，<string>库出口了一个叫 str.find（pattern）的函数来帮助你。这个函数返回第一个遇到这个字符或者字符串的下标，例如我们上面的例子：

x不在字符串中，所以我们返回系统定义的找不到的error。

Iterating throughthe characters in a string

         虽然<string>库中提供了很多强力的工具来处理字符串，但是通过学习一些简单的代码示例去编程往往使得问题更加简单，这样的编程示例我们称为范式（pattern）。例如我们遍历字符串中的字符我们需要用到下面的代码：

for (int i = 0; i< str.length(); i++) {
. . . body of loop that manipulates str[i] . . .
}

在每个循环周期，选择表达式str [i]指的是字符串中第i个字符，循环的目的是处理每个字符，循环继续，直到i到达字符串的长度。 因此，你可以使用下面的函数来数该字符串中的空格数量，代码如下：

#include <iostream>#include <string>using namespace std;int countSpaces(string str);int main() {string str;getline(cin,str);cout << "空格数量为：" << countSpaces(str) << endl;return 0;}/*里面的for循环是重点*/ int countSpaces(string str) {int nSpaces = 0;for (int i = 0; i < str.length(); i++) {if (str[i] == ' ') nSpaces++;}return nSpaces;}

运行结果如下;

对于某些应用，通常从后面开始遍历会有意想不到的结果。所以我们可以通过下面的范式实现从后面开始遍历，

for (int i = str.length() - 1; i >= 0; i--)
这里 i从最后一个字符的下标开始往回遍历，一直到下标为0为止。当然我们自己也可以通过思考写出这些代码，但是这会恒消耗你的时间，我们可以适当的记忆一些标准的范式以提高我们的编程效率。当然，我们肯定是可以从前面开始遍历的：

for (int i = 0; i < str.length(); i++)

对于某些程序，你可能要修改不同的循环模式来开始或者结束循环，比如要求写一个函数来检查某个字符串是否以某个特别的前缀开头，代码如下：

bool startsWith(string str, string prefix) {if (str.length() < prefix.length()) return false;for (int i = 0; i < prefix.length(); i++) {if (str[i] != prefix[i]) return false;}return true;}

程序一开始检查两边的长度，以确保str的长度不能小于prefix（前缀）的长度，当你阅读这个程序的时候，很值得你思考的是这两个return语句，一旦发现字符串之间和前缀不同，那么内部循环就会返回false，当遍历完所有的字符后都没有发现有不同的字符，程序的循环外部才会返回true。以后这个基础的范式你会一次又一次的发现。

Growing a string through concatenation

另外一个你要记住的范式就是创建一个含同样字符的字符串，虽然循环的结构体取决于应用程序本身，但是一般的模式斗志这样的：

string str = " ";
for (whatever loop header line fits the application) {
str += the next substring or character;
}
作为一个简单的例子，我们可以写出下面的一个函数：

string repeatChar(int n, char ch) {string str = "";for (int i = 0; i < n; i++) {str += ch;}return str;}

当我们使用输出语句的时候，比如：

cout << repeatChar(72, '-') << endl;

这个时候会输出72个减号；

很多时候，我们将连接范式跟循环范式一起使用，比如我们的字符串翻转函数，就像"desserts"，翻转后变为"stressed"，代码如下;

string reverse(string str) {string rev = "";for (int i = str.length() - 1; i >= 0; i--) {rev += str[i];}return rev;}

稍后补上完整的代码。实话，这些函数很有用。