У мові C++ для представлення і обробки рядків є дві можливості.
По-перше, можна використовувати символьний масив, що закінчується нулем і є рядком в стилі мови C, як це й робилося практично у всіх прикладах даної книги.
По-друге, для роботи з рядками можна використовувати об'єкти бібліотечного класу string з бібліотеки <string>. В цій бібліотеці ім'я string оголошено в просторі імен std і є коротким ім'ям конкретизації більш загального класу-шаблону basic_string:
typedef basic_string<char> string;
Насправді в класу basic_string є дві конкретизації класу: згаданий клас string, який підтримує рядки 8-розрядних символів, і клас wstring, який підтримує рядки широких (16-розрядних) символів. Оскільки при звичайному програмуванні частіше всього використовуються 8-розрядні символи, далі розглядатиметься тільки конкретизація string шаблонного класу basic_string.
Додавання в C++ класу string на перший погляд здається зайвим, оскільки в C++ як рядки вже підтримуються масиви символів, що закінчуються нулем. Але ці рядки не можна обробляти за допомогою стандартних операторів C++ і вони не можуть бути частиною звичайних виразів C++. Як демонстрація цього розглянемо наступний фрагмент програми:
char s1[80], s2[80], s3[80];
s1 = "Добрий "; // таке присвоювання не допускається
s2 = "день!"; // теж не допускається
s3 = si + s2; // помилка, знову не допускається
Для символьного рядка в стилі C не можна використовувати оператор “=” для присвоювання нового значення, за винятком ініціалізації, а для конкатенації двох рядків не можна використовувати оператор складання. Такі операції доводиться виконувати за допомогою показаних нижче бібліотечних функцій:
strcpy(s1, "Добрий ");
strcpy(s2, "день!");
strcpy(s3, s1);
strcat(s3, s2);
Оскільки символьні масиви, що закінчуються нулем, за своєю суттю технічно не є типами даних, до них не можна застосовувати оператори C++. Це призводить до того, що навіть самі елементарні операції з рядками стають надзвичайно заплутаними. Неможливість використання стандартних операторів C++ для роботи з символьними масивами, що закінчуються нулем, і стала основною причиною включення в стандартну бібліотеку рядкового класу.
Коли в C++ оголошується клас, для цього нового класу можна перевантажувати практично всі оператори. Таким чином, шляхом додавання до бібліотеки стандартного класу string стає можливим обробляти рядки в мові C++ таким самим чином, яким обробляються дані інших типів, а саме за допомогою операторів.
Є, проте, і ще один довід на користь використання стандартного класу string — це безпечне програмування. Недосвідчений або необережний програміст може дуже легко вийти за межі масиву, в якому зберігається рядок, що закінчується нулем.
Розглянемо, наприклад, стандартну функцію копіювання рядків strcpy(). В цій функції абсолютно відсутні які б то не було атрибути, призначені для контролю меж масиву, в який копіюється рядок. Якщо в початковому масиві опиняється більше символів, чим може поміститися в масиві, в який він копіюється, цілком можлива програмна або навіть системна помилка. Стандартний клас string запобігає самій можливості виникнення подібних помилок.
Остаточно, для включення в бібліотеку стандартного класу string є три головні причини:
сумісність, оскільки рядок стає типом даних в C++;
зручність, оскільки тепер можна використовувати стандартні оператори C++;
нарешті, безпека, оскільки межі масиву контролюються і не порушуються.
Хоча все перелічене говорить про необхідність включення в бібліотеку класу string, проте, це не є доводом на користь відмови у всіх випадках від звичайних масивів, що закінчуються нулем.
Рядки в стилі C залишаються найбільш ефективним способом реалізації символьних рядків, з чого витікає, що якщо при створенні програми швидкість виконання програми не є домінуючим чинником, новий клас string надає програмісту безпечний і повністю інтегрований в середовище програмування C++ спосіб обробки рядків.
Хоча рядковий клас традиційно не вважається частиною бібліотеки стандартних шаблонів STL (див. підрозділ 8.4), проте, він є класом-контейнером. Це, зокрема, означає, що він підтримує алгоритми бібліотеки STL. Зокрема, в класі string підтримуються функції begin() і end(), що повертають відповідно ітератор початку й кінця рядка. Також підтримується функціяsize(), що повертає поточне число символів рядка.
Окрім цього, для обробки рядків є додаткові можливості. Щоб дістати доступ до класу string, в програму слід включити директиву:
#include <string>
Оскільки клас string дуже великий і в ньому є багато конструкторів і перевантажених функцій-членів, з метою економії часу на вивчення нижче будуть описані тільки деякі, найбільш важливі| можливості цього великого класу.
8.3.1 Основні конструктори
В класі string є декілька конструкторів. Нижче представлені прототипи трьох з них, які частіше за все використовуються в програмах:
string();
string(const char *str);
string(const string &str);
В першому варіанті за допомогою конструктора створюється порожній об'єкт типу string.
В другому варіанті об'єкт типу string створюється з рядка в стилі C, що закінчується нулем, заданого вказівником на його перший символ; цей конструктор є конструктором приведення рядка, що закінчується нулем, до об'єкту типу string.
В третьому варіанті об'єкт типу string створюється з іншого об'єкту типу string, тобто цей варіант конструктора є конструктором копіювання.
8.3.2 Основні| оператори
В табл. 8.1 перелічені найбільш часто використовувані оператори, перевантажені для роботи з об'єктами типу string.
Таблиця 8.1
Основні оператори для роботи з рядками
| Оператор | Виконувана операція |
| = | Присвоювання рядка |
| + | Конкатенація рядків |
| += | Присвоювання з конкатенацією рядків |
| == | Перевірка на рівність рядків |
| != | Перевірка на нерівність рядків |
| < | Перевірка на те, чи лівий рядок менше правого |
| <= | Перевірка на те, чи лівий рядок менше або рівний правому |
| > | Перевірка на те, чи лівий рядок більше правого |
| >= | Перевірка на те, чи лівий рядок більше або рівний правому |
| [] | Вибірка по індексу |
| << | Вивід рядка |
| >> | Ввід рядка |
Перелічені в таблиці оператори дозволяють використовувати об'єкти string в звичайних виразах і дають можливість відмовитися від викликів спеціалізованих функцій, наприклад, функцій strcpy() або strcat(). Як правило, об'єкти типу string у виразах можна записувати разом із звичайними рядками, що закінчуються нулем. Наприклад, об'єкт типу string можна присвоїти рядку, що закінчується нулем.
Оператор + можна використовувати для конкатенації об'єкту типу string з іншим об'єктом типу string або для конкатенації об'єкту типу string з рядком в стилі С. Підтримуються наступні комбінації операндів:
string + string
string + C-string
C-string + string
Окрім цього, оператор + можна використовувати для приєднання одиночного символу в кінець рядка.
Нижче наведений короткий приклад використання рядкового класу:
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
string str1("Добридень ");
string str2("мир!");
string str3;
// присвоювання рядків
str3 = str1;
cout << str1 << "n" << str3 << "n";
// конкатенація двох рядків
str3 = strl + str2;
cout << str3 << "n";
// порівняння рядків
if(str3 > str1)
cout << "str3 > str1n";
if(str3 == str1+ str2)
cout << "str3 == str1+ str2n";
// рядковому об'єкту можна присвоїти звичайний рядок
str1 = "Це звичайний рядок n";
cout << str1;
// створення рядкового об'єкту за допомогою іншого
// рядкового об'єкту
string str4(str1);
cout << str4;
// ввід рядка
cout << "Введіть рядок: ";
cin >> str4;
cout << str4;
return 0;
}
Після виконання програми на екрані з'явиться наступне:
Добридень
Добридень
Добридень, мир!
str3 > str1
str3 == str1 + str2
Це звичайний рядок
Це звичайний рядок
Введіть рядок: Привіт
Привіт
З програми видно, що з об'єктами типу string можна поводитися так само, як і з вбудованими типами даних мови C++. Це фактично і є головне достоїнство рядкового класу.
8.4 STL - стандартна бібліотека шаблонів мови C++
Стандартна бібліотека шаблонів STL (Standard Template Library) включає набір різноманітних контейнерів, які параметризуються, ітератори та багато узагальнених алгоритмів.