漫话C++之string字符串类的使用（有汇编分析）

C++中并不提倡继续使用C风格的字符串，而是为字符串定义了专门的类，名为string。

使用前的准备工作

在使用string类型时，需要包含string头文件，且string位于std命名空间内：

#include <iostream>
//...
std::string str1 = "Hello world!";

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另外需要注意的是，由于历史原因，C++中的字符串字面值并不是C++中std::string类型的对象，而是沿用了C风格字符串。

string类的构造

string类一共有三类构造方式，我将其简称为“1,2,3”，即1种空串构造方法，2种直接构造方法，3种拷贝构造方法。 
+ 构造一个空串

string str0;

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• 直接构造

string str1("Hello world!");

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在此情况下，调用的是string类的构造函数，传入的是const char*类型，即string::string(const char *)，当然，这里给出的函数进行了简化，实际情况下还涉及分配器等细节，自然要复杂一些。

• 直接构造重复字符的串

string str666(6, '6');
// str666 == "666666"

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这操作我也是从书上看来的，以前根本没用过，估计以后也很少用上。

• 拷贝构造
  • 用C风格字符串拷贝构造（实现方式值得商榷）

string str2 = "Hello world!";

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按理说，在这种情况下应该先调用string::string(const char *)构造函数，为右侧字符串创建一个临时的string对象，再调用str2的拷贝构造函数，传入临时对象的引用。但在VS2017中应该是进行了优化，并没有创建临时对象，而是也形成了直接初始化。 
两种情况下对应的反汇编代码如下（VS2017):

   79:  string str1("Hello world!");
00269F34 68 94 DC 26 00       push        offset string "Hello world!" (026DC94h)
00269F39 8D 4D CC             lea         ecx,[str1]
00269F3C E8 04 72 FF FF       call        std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> > (0261145h)
00269F41 C7 45 FC 00 00 00 00 mov         dword ptr [ebp-4],0
    80:     string str2 = "Hello world";
00269F48 68 D8 DD 26 00       push        offset string "Hello world" (026DDD8h)
00269F4D 8D 4D A8             lea         ecx,[str2]
00269F50 E8 F0 71 FF FF       call        std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> > (0261145h)
00269F55 C6 45 FC 01          mov         byte ptr [ebp-4],1  

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• 传入其他string对象拷贝构造（方法一）

string str3(str1);

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• 传入其他string对象拷贝构造（方法二）

string str4 = str2;

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上述两种拷贝构造方式在VS2017中都生成了相同的汇编代码（反正都是调用拷贝构造函数，代码当然相同喽）

    81:     string str3(str1);
008B9F59 8D 45 CC             lea         eax,[str1]
008B9F5C 50                   push        eax
008B9F5D 8D 4D 84             lea         ecx,[str3]
008B9F60 E8 D4 73 FF FF       call        std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> > (08B1339h)
008B9F65 C6 45 FC 02          mov         byte ptr [ebp-4],2
    82:     string str4 = str2;
008B9F69 8D 45 A8             lea         eax,[str2]
008B9F6C 50                   push        eax
008B9F6D 8D 8D 60 FF FF FF    lea         ecx,[str4]
008B9F73 E8 C1 73 FF FF       call        std::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> >::basic_string<char,std::char_traits<char>,std::allocator<char> > (08B1339h)
008B9F78 C6 45 FC 03          mov         byte ptr [ebp-4],3  

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常用操作

输入输出

• 输出到ostream：<<
• 接收输入：>>
• 从输入中取一行：getline(istream, str)

判断

• str1.empty()：判断str1是否为空串，是则返回true
• str1 + str2：字符串连接，将str2的内容追加到str1后
• str1 == str2：判等，若str1与str2内容完全相同，则返回true
• str1 != str2：是上述操作的逆操作
• <,<=,>,>=：按字典顺序对字符串进行大小写敏感的比较

获取或设置

• str1.size()：返回str1的长度（即字符的个数） 
  注意：为了实现平台无关性，该函数返回类型为string::size_type，这是一个无符号的数，可让支持C++11标准的编译器进行自动类型推导：

auto str1Len = str1.size();

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同时需要注意的是，由于该函数返回的是无符号数，在比较时，不应将其与带符号数进行比较，否则对于负数由于存储方式与较大的正数相同，会造成bug。 
+ str1[x]：去除str1中下标为n的字符引用（可get到值也可以set值）

对字符的处理

字符处理头文件和常用函数

C++中将C语言标准库文件ctype.h命名为了cctype，其中包含了一些字符类型的判定和修改函数：

遍历string中的字符

方法一——传统for循环

这种方法大家都应该或多或少的使用过。下面是一段使用此方法将字符串中字母都转为大写的代码：

string str1("Hello world!");
for (string::size_type i = 0; i < str1.size(); i++)
{
    str1[i] = toupper(str1[i]);
}

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再次提醒，循环变量的类型应该为string::size_type。

方法二——decltype简化类型定义的传统for循环

在上例中，如果觉得手写string::size_type麻烦，而auto又没起到预期效果时，decltype关键字就登场了，其说明i的类型与str1.size()的返回值相同。

string str1("4ever and 4ever");
for (decltype(str1.size()) i = 0; i < str1.size(); i++)
{
    str1[i] = toupper(str1[i]);
}

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方法三——基于范围的for循环（range-based for loop）

无需修改字符串

这种for循环是C++11给我们的语法糖，和Java中的增强for循环一个套路，不用白不用。

string str1("4ever and 4ever");
unsigned int digitNum = 0;
for (auto c : str1)
{
    if (isdigit(c))
    {
        digitNum++;
    }
}

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方法四——使用迭代器

其实在方法三中基于范围for循环的原理，就是其在底层利用迭代器完成了对字符串序列的遍历。下面，就让我们自己调用迭代器完成同样的工作。

无需修改字符串

对于不需要修改字符串的情况，选择string类的常量迭代器即可。

string str1("4ever and 4ever");
unsigned int digitNum = 0;
for (string::const_iterator itr = str1.begin(); itr != str1.end(); itr++)
{
    if (isdigit(*itr))
    {
        digitNum++;
    }
}

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需要修改字符串

在需要修改字符串内容的情况下，需要使用string类的非常量迭代器：

string str1("4ever and 4ever");
for (string::iterator itr = str1.begin(); itr != str1.end(); itr++)
{
    *itr = toupper(*itr);
}

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需要修改字符串

将循环变量设置为引用类型即可。还是将字符串中英文字母转为大写的例子，在使用基于范围的for循环后，被简化成了：

string str1("4ever and 4ever");
for (auto& c : str1)
{
    c = toupper(c);
}

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最后友情提醒，C++标准中并没有要求标准库检查字符串下标是否合法。一旦下标超出字符串长度范围，并不会向Java一样抛出超出范围，而是将产生越界读写。所以，在进行下标操作时，一定要小心小心再小心！

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