前言: string 的角色 C++ 語言是個十分優秀的語言，但優秀并不表示完美。還是有許多人不願意使用C或者C++，為什麼？原因衆多，其中之一就是C/C++的文本處理功能太麻煩，用起來很不友善。以前沒有接觸過其他語言時，每當别人這麼說，我總是不屑一顧，認為他們根本就沒有領會C++的精華，或者不太懂C++，現在我接觸perl, php, 和Shell腳本以後，開始了解了以前為什麼有人說C++文本處理不友善了。
舉例來說，如果文本格式是：使用者名 電話号碼，檔案名name.txt
Tom 23245332
Jenny 22231231
Heny 22183942
Tom 23245332
... 現在我們需要對使用者名排序，且隻輸出不同的姓名。
那麼在shell 程式設計中，可以這樣用：
awk'{print $1}' name.txt | sort | uniq 簡單吧？
如果使用C/C++ 就麻煩了，他需要做以下工作：
- 先打開檔案，檢測檔案是否打開，如果失敗，則退出。
- 聲明一個足夠大得二維字元數組或者一個字元指針數組
- 讀入一行到字元空間
- 然後分析一行的結構，找到空格，存入字元數組中。
- 關閉檔案
- 寫一個排序函數，或者使用寫一個比較函數，使用qsort排序
- 周遊數組，比較是否有相同的，如果有，則要删除，copy...
- 輸出資訊
你可以用C++或者C語言去實作這個流程。如果一個人的主要工作就是處理這種類似的文本(例如做apache的日志統計和分析),你說他會喜歡C/C++麼？
當然，有了STL，這些處理會得到很大的簡化。我們可以使用 fstream來代替麻煩的fopen fread fclose, 用vector 來代替數組。最重要的是用string來代替char * 數組，使用sort排序算法來排序，用unique 函數來去重。聽起來好像很不錯<img title="smile" alt="smile" src="http://stlchina.org/twiki/pub/TWiki/SmiliesPlugin/smile.gif" "="" border="0" style="margin: 0px auto; padding: 0px; border: none;">。看看下面代碼(例程1）：
#include<string>#include<iostream>#include<algorithm>#include<vector>#include<fstream>usingnamespacestd;intmain(){
ifstream in("name.txt");
string strtmp;
vector<string> vect;while(getline(in, strtmp, '\n'))
vect.push_back(strtmp.substr(0, strtmp.find(' ')));
sort(vect.begin(), vect.end());
vector<string>::iterator it=unique(vect.begin(), vect.end());
copy(vect.begin(), it, ostream_iterator<string>(cout, "\n"));return0;
} 也還不錯吧，至少會比想象得要簡單得多！（代碼裡面沒有對錯誤進行處理，隻是為了說明問題，不要效仿).
當然，在這個文本格式中，不用vector而使用map會更有擴充性，例如，還可通過人名找電話号碼等等，但是使用了map就不那麼好用sort了。你可以用map試一試。
這裡string的作用不隻是可以存儲字元串，還可以提供字元串的比較，查找等。在sort和unique函數中就預設使用了less和equal_to函數, 上面的一段代碼，其實使用了string的以下功能：
- 存儲功能，在getline() 函數中
- 查找功能，在find() 函數中
- 子串功能，在substr() 函數中
- string operator < , 預設在sort() 函數中調用
- string operator == , 預設在unique() 函數中調用
總之，有了string 後，C++的字元文本處理功能總算得到了一定補充，加上配合STL其他容器使用，其在文本處理上的功能已經與perl, shell, php的距離縮小很多了。 是以掌握string 會讓你的工作事半功倍。
1 string 使用
其實，string并不是一個單獨的容器，隻是basic_string 模闆類的一個typedef 而已，相對應的還有wstring, 你在string 頭檔案中你會發現下面的代碼:
extern"C++" {typedefbasic_string <char> string;typedefbasic_string <wchar_t> wstring;
}// extern "C++" 由于隻是解釋string的用法，如果沒有特殊的說明，本文并不區分string 和 basic_string的差別。
string 其實相當于一個儲存字元的序列容器，是以除了有字元串的一些常用操作以外，還有包含了所有的序列容器的操作。字元串的常用操作包括：增加、删除、修改、查找比較、連結、輸入、輸出等。詳細函數清單參看附錄。不要害怕這麼多函數，其實有許多是序列容器帶有的，平時不一定用的上。
如果你要想了解所有函數的詳細用法，你需要檢視basic_string，或者下載下傳STL程式設計手冊。這裡通過執行個體介紹一些常用函數。
1.1 充分使用string 操作符
string 重載了許多操作符，包括 +, +=, <,
=,
, [], <<, >>等，正式這些操作符，對字元串操作非常友善。先看看下面這個例子：tt.cpp（例程2）
#include<string>#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){
string strinfo="Please input your name:";
cout << strinfo ;
cin >> strinfo;if( strinfo == "winter" )
cout << "you are winter!"<<endl;elseif( strinfo != "wende" )
cout << "you are not wende!"<<endl;elseif( strinfo < "winter")
cout << "your name should be ahead of winter"<<endl;elsecout << "your name should be after of winter"<<endl;
strinfo += ", Welcome to China!";
cout << strinfo<<endl;
cout <<"Your name is :"<<endl;
string strtmp = "How are you?" + strinfo;for(inti = 0 ; i < strtmp.size(); i ++)
cout<<strtmp[i];return0;
} 下面是程式的輸出
-bash-2.05b$ make tt
c++ -O -pipe -march=pentiumpro tt.cpp-ott
-bash-2.05b$ ./tt
Please input your name:Hero
you are not wende!
Hero , Welcome to China!
How are you? Hero , Welcome to China! 有了這些操作符，在STL中仿函數都可以直接使用string作為參數，例如 less, great, equal_to 等，是以在把string作為參數傳遞的時候，它的使用和int 或者float等已經沒有什麼差別了。例如，你可以使用：
map<string,int> mymap;//以上預設使用了 less<string> 有了 operator + 以後，你可以直接連加，例如：
string strinfo="Winter";
string strlast="Hello" + strinfo + "!";//你還可以這樣：string strtest="Hello" + strinfo + "Welcome" + "to China" + "!"; 看見其中的特點了嗎？隻要你的等式裡面有一個 string 對象，你就可以一直連續"+"，但有一點需要保證的是，在開始的兩項中，必須有一項是 string 對象。其原理很簡單：
- 系統遇到"+"号，發現有一項是string 對象。
- 系統把另一項轉化為一個臨時 string 對象。
- 執行 operator + 操作，傳回新的臨時string 對象。
- 如果又發現"+"号，繼續第一步操作。
由于這個等式是由左到右開始檢測執行，如果開始兩項都是const char* ，程式自己并沒有定義兩個const char* 的加法，編譯的時候肯定就有問題了。
有了操作符以後，assign(), append(), compare(), at()等函數，除非有一些特殊的需求時，一般是用不上。當然at()函數還有一個功能，那就是檢查下标是否合法，如果是使用：
string str="winter";//下面一行有可能會引起程式中斷錯誤str[100]='!';//下面會抛出異常:throws: out_of_rangecout<<str.at(100)<<endl; 了解了嗎？如果你希望效率高，還是使用[]來通路，如果你希望穩定性好，最好使用at()來通路。
1.2 眼花缭亂的string find 函數
由于查找是使用最為頻繁的功能之一，string 提供了非常豐富的查找函數。其清單如下：
| 函數名 | 描述 |
| find | 查找 |
| rfind | 反向查找 |
| find_first_of | 查找包含子串中的任何字元，傳回第一個位置 |
| find_first_not_of | 查找不包含子串中的任何字元，傳回第一個位置 |
| find_last_of | 查找包含子串中的任何字元，傳回最後一個位置 |
| find_last_not_of | 查找不包含子串中的任何字元，傳回最後一個位置 |
以上函數都是被重載了4次，以下是以find_first_of 函數為例說明他們的參數，其他函數和其參數一樣，也就是說總共有24個函數<img title="smile" alt="smile" src="http://stlchina.org/twiki/pub/TWiki/SmiliesPlugin/smile.gif" "="" border="0" style="margin: 0px auto; padding: 0px; border: none; color: rgb(51, 51, 51); font-family: Verdana, Helvetica, Arial, sans-serif; font-size: 14px; line-height: 25.265625px; white-space: normal; background-color: rgb(255, 255, 255);">：
size_type find_first_of(constbasic_string& s, size_type pos = 0)
size_type find_first_of(constcharT* s, size_type pos, size_type n)
size_type find_first_of(constcharT* s, size_type pos = 0)
size_type find_first_of(charT c, size_type pos = 0) 所有的查找函數都傳回一個size_type類型，這個傳回值一般都是所找到字元串的位置，如果沒有找到，則傳回string::npos。有一點需要特别注意，所有和string::npos的比較一定要用string::size_type來使用，不要直接使用int 或者unsigned int等類型。其實string::npos表示的是-1, 看看頭檔案：
template<class_CharT,class_Traits,class_Alloc>constbasic_string<_CharT,_Traits,_Alloc>::size_type
basic_string<_CharT,_Traits,_Alloc>::npos
= basic_string<_CharT,_Traits,_Alloc>::size_type) -1; find 和 rfind 都還比較容易了解，一個是正向比對，一個是逆向比對，後面的參數pos都是用來指定起始查找位置。對于find_first_of 和find_last_of 就不是那麼好了解。
find_first_of 是給定一個要查找的字元集，找到這個字元集中任何一個字元所在字元串中第一個位置。或許看一個例子更容易明白。
有這樣一個需求：過濾一行開頭和結尾的所有非英文字元。看看用string 如何實作：
#include<string>#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){
string strinfo="//*---Hello Word!......------";
string strset="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz";intfirst = strinfo.find_first_of(strset);if(first == string::npos) {
cout<<"not find any characters"<<endl;return-1;
}intlast = strinfo.find_last_of(strset);if(last == string::npos) {
cout<<"not find any characters"<<endl;return-1;
}
cout << strinfo.substr(first, last - first + 1)<<endl;return0;
} 這裡把所有的英文字母大小寫作為了需要查找的字元集，先查找第一個英文字母的位置，然後查找最後一個英文字母的位置，然後用substr 來的到中間的一部分，用于輸出結果。下面就是其結果：
Hello Word 前面的符号和後面的符号都沒有了。像這種用法可以用來查找分隔符，進而把一個連續的字元串分割成為幾部分，達到 shell 指令中的 awk 的用法。特别是當分隔符有多個的時候，可以一次指定。例如有這樣的需求：
張三|3456123, 湖南
李四,4564234| 湖北
王小二, 4433253|北京
... 我們需要以 "|" ","為分隔符，同時又要過濾空格，把每行分成相應的字段。可以作為你的一個家庭作業來試試，要求代碼簡潔。
1.3 string insert, replace, erase
了解了string 的操作符，查找函數和substr，其實就已經了解了string的80%的操作了。insert函數, replace函數和erase函數在使用起來相對簡單。下面以一個例子來說明其應用。
string隻是提供了按照位置和區間的replace函數，而不能用一個string字串來替換指定string中的另一個字串。這裡寫一個函數來實作這個功能：
voidstring_replace(string & strBig,conststring & strsrc,conststring &strdst) {
string::size_type pos=0;
string::size_type srclen=strsrc.size();
string::size_type dstlen=strdst.size();while( (pos=strBig.find(strsrc, pos)) != string::npos){
strBig.replace(pos, srclen, strdst);
pos += dstlen;
}
} 看看如何調用：
#include<string>#include<iostream>usingnamespacestd;intmain() {
string strinfo="This is Winter, Winter is a programmer. Do you know Winter?";
cout<<"Orign string is :\n"<<strinfo<<endl;
string_replace(strinfo, "Winter", "wende");
cout<<"After replace Winter with wende, the string is :\n"<<strinfo<<endl;return0;
}
其輸出結果：
Orign string is :
This is Winter, Winter is a programmer. Do you know Winter?
After replace Winter with wende, the string is :
This is wende, wende is a programmer. Do you know wende? 如果不用replace函數，則可以使用erase和insert來替換，也能實作string_replace函數的功能：
voidstring_replace(string & strBig,conststring & strsrc,conststring &strdst) {
string::size_type pos=0;
string::size_type srclen=strsrc.size();
string::size_type dstlen=strdst.size();while( (pos=strBig.find(strsrc, pos)) != string::npos){
strBig.erase(pos, srclen);
strBig.insert(pos, strdst);
pos += dstlen;
}
} 當然，這種方法沒有使用replace來得直接。
2 string 和 C風格字元串
現在看了這麼多例子，發現const char* 可以和string 直接轉換，例如我們在上面的例子中，使用
string_replace(strinfo, "Winter", "wende"); 來代用
voidstring_replace(string & strBig,conststring & strsrc,conststring &strdst) 在C語言中隻有char* 和 const char*，為了使用起來友善，string提供了三個函數滿足其要求：
constcharT* c_str()constconstcharT* data()constsize_type copy(charT* buf, size_type n, size_type pos = 0)const 其中：
- c_str 直接傳回一個以\0結尾的字元串。
- data 直接以數組方式傳回string的内容，其大小為size()的傳回值，結尾并沒有\0字元。
- copy 把string的内容拷貝到buf空間中。
你或許會問，c_str()的功能包含data()，那還需要data()函數幹什麼？看看源碼：
constcharT* c_str ()const{if(length () == 0)return""; terminate ();returndata (); } 原來c_str()的流程是：先調用terminate()，然後在傳回data()。是以如果你對效率要求比較高，而且你的處理又不一定需要以\0的方式結束，你最好選擇data()。但是對于一般的C函數中，需要以const char*為輸入參數，你就要使用c_str()函數。
對于c_str() data()函數，傳回的數組都是由string本身擁有，千萬不可修改其内容。其原因是許多string實作的時候采用了引用機制，也就是說，有可能幾個string使用同一個字元存儲空間。而且你不能使用sizeof(string)來檢視其大小。詳細的解釋和實作檢視Effective STL的條款15：小心string實作的多樣性。
另外在你的程式中，隻在需要時才使用c_str()或者data()得到字元串，每調用一次，下次再使用就會失效，如：
string strinfo("this is Winter");
...//最好的方式是:foo(strinfo.c_str());//也可以這麼用:constchar* pstr=strinfo.c_str();
foo(pstr);//不要再使用了pstr了, 下面的操作已經使pstr無效了。strinfo += "Hello!";
foo(pstr);//錯誤！ 會遇到什麼錯誤？當你幸運的時候pstr可能隻是指向"this is Winter Hello!"的字元串，如果不幸運，就會導緻程式出現其他問題，總會有一些不可遇見的錯誤。總之不會是你預期的那個結果。
3 string 和 Charactor Traits
了解了string的用法，該詳細看看string的真相了。前面提到string 隻是basic_string的一個typedef。看看basic_string 的參數：
template<classcharT,classtraits = char_traits<charT>,classAllocator = allocator<charT> >classbasic_string
{//...} char_traits不僅是在basic_string 中有用，在basic_istream 和 basic_ostream中也需要用到。
就像Steve Donovan在過度使用C++模闆中提到的，這些确實有些過頭了，要不是系統自己定義了相關的一些屬性，而且用了個typedef，否則還真不知道如何使用。
但複雜總有複雜道理。有了char_traits，你可以定義自己的字元串類型。當然，有了char_traits < char > 和char_traits < wchar_t > 你的需求使用已經足夠了，為了更好的了解string ，咱們來看看char_traits都有哪些要求。
如果你希望使用你自己定義的字元，你必須定義包含下列成員的結構：
| 表達式 | |
|---|---|
| char_type | 字元類型 |
| int_type | int 類型 |
| pos_type | 位置類型 |
| off_type | 表示位置之間距離的類型 |
| state_type | 表示狀态的類型 |
| assign(c1,c2) | 把字元c2指派給c1 |
| eq(c1,c2) | 判斷c1,c2 是否相等 |
| lt(c1,c2) | 判斷c1是否小于c2 |
| length(str) | 判斷str的長度 |
| compare(s1,s2,n) | 比較s1和s2的前n個字元 |
| copy(s1,s2, n) | 把s2的前n個字元拷貝到s1中 |
| move(s1,s2, n) | 把s2中的前n個字元移動到s1中 |
| assign(s,n,c) | 把s中的前n個字元指派為c |
| find(s,n,c) | 在s的前n個字元内查找c |
| eof() | 傳回end-of-file |
| to_int_type(c) | 将c轉換成int_type |
| to_char_type(i) | 将i轉換成char_type |
| not_eof(i) | 判斷i是否為EOF |
| eq_int_type(i1,i2) | 判斷i1和i2是否相等 |
想看看實際的例子，你可以看看sgi STL的char_traits結構源碼.
現在預設的string版本中，并不支援忽略大小寫的比較函數和查找函數，如果你想練練手，你可以試試改寫一個char_traits , 然後生成一個case_string類, 也可以在string 上做繼承，然後派生一個新的類，例如：ext_string，提供一些常用的功能，例如：
- 定義分隔符。給定分隔符，把string分為幾個字段。
- 提供替換功能。例如，用winter, 替換字元串中的wende
- 大小寫處理。例如，忽略大小寫比較，轉換等
- ×××轉換。例如把"123"字元串轉換為123數字。
這些都是常用的功能，如果你有興趣可以試試。其實有人已經實作了，看看Extended STL string。如果你想偷懶，下載下傳一個頭檔案就可以用，有了它确實友善了很多。要是有人能提供一個支援正規表達式的string，我會非常樂意用。
4 string 建議
使用string 的友善性就不用再說了，這裡要重點強調的是string的安全性。
- string并不是萬能的，如果你在一個大工程中需要頻繁處理字元串，而且有可能是多線程，那麼你一定要慎重(當然，在多線程下你使用任何STL容器都要慎重)。
- string的實作和效率并不一定是你想象的那樣，如果你對大量的字元串操作，而且特别關心其效率，那麼你有兩個選擇，首先，你可以看看你使用的STL版本中string實作的源碼；另一選擇是你自己寫一個隻提供你需要的功能的類。
- string的c_str()函數是用來得到C語言風格的字元串，其傳回的指針不能修改其空間。而且在下一次使用時重新調用獲得新的指針。
- string的data()函數傳回的字元串指針不會以'\0'結束，千萬不可忽視。
5 小結
難怪有人說：
string 使用友善功能強，我們一直用它！
6 附錄
string 函數清單
| begin | 得到指向字元串開頭的Iterator |
| end | 得到指向字元串結尾的Iterator |
| rbegin | 得到指向反向字元串開頭的Iterator |
| rend | 得到指向反向字元串結尾的Iterator |
| size | 得到字元串的大小 |
| length | 和size函數功能相同 |
| max_size | 字元串可能的最大大小 |
| capacity | 在不重新配置設定記憶體的情況下，字元串可能的大小 |
| empty | 判斷是否為空 |
| operator[] | 取第幾個元素，相當于數組 |
| c_str | 取得C風格的const char* 字元串 |
| data | 取得字元串内容位址 |
| operator= | 指派操作符 |
| reserve | 預留白間 |
| swap | 交換函數 |
| insert | 插入字元 |
| append | 追加字元 |
| push_back | |
| operator+= | += 操作符 |
| erase | 删除字元串 |
| clear | 清空字元容器中所有内容 |
| resize | 重新配置設定空間 |
| assign | 和指派操作符一樣 |
| replace | 替代 |
| copy | 字元串到空間 |
| substr | 得到字串 |
| compare | 比較字元串 |
| operator+ | 字元串連結 |
| operator== | 判斷是否相等 |
| operator!= | 判斷是否不等于 |
| operator< | 判斷是否小于 |
| operator>> | 從輸入流中讀入字元串 |
| operator<< | 字元串寫入輸出流 |
| getline | 從輸入流中讀入一行 |