Thư viện string trong C++

####Chào các bạn học viên đang theo dõi khóa học lập trinh trực tuyến ngôn ngữ C++.

Trong những bài học trước, mình đã hướng dẫn các bạn thực hiện một số thao tác đơn giản với C-style string, hay còn gọi là mảng kí tự.

Để thao tác với mảng kí tự, chúng ta cần include thư viện cstring vào chương trình để được cung cấp một số hàm sẵn có. Tuy vậy, việc xử lý mảng kí tự vẫn còn nhiều khó khăn. Một ví dụ điển hình là việc bạn thực hiện nối chuỗi kí tự bằng hàm strcat. Bạn luôn phải để tâm đến việc số lượng ô nhớ mà bạn đã cấp phát cho mảng kí tự có đủ để chứa thêm chuỗi kí tự được nối vào không. Hay là khi bạn khai báo một mảng kí tự, bạn cũng phải đặt ra câu hỏi: Liệu bao nhiêu ô nhớ là đủ? Và bạn phải luôn đặt kí tự ‘’ tại vị trí kết thúc chuỗi kí tự… Quá nhiều thứ khiến bạn phải để tâm.

Trong bài học hôm nay, mình sẽ giới thiệu với các bạn về kiểu dữ liệu string được định nghĩa trong thư viện string của ngôn ngữ C++ (các bạn đừng nhầm lẫn giữa thư viện cstring của ngôn ngữ C với thư viện string của ngôn ngữ C++, hai thư viện này hoàn toàn riêng biệt).

Các bạn có thể làm được gì với thư viện string mà ngôn ngữ C++ cung cấp? Trước hết, chúng ta hãy cùng xem thư viện string là gì, và nó chứa những gì bên trong.

###Cpp-Style string

Mình tạm gọi là Cpp-style string để tiện phân biệt với C-style string mà các bạn đã học trong một số bài học trước.

string là một lớp chuẩn mô tả về về chuỗi kí tự, nó cung cấp khả năng lưu trữ chuỗi kí tự gọi là standard container, và thêm vào đó một số chi tiết được thiết kế để xử lý chuỗi kí tự mà nó đang lưu trữ.

0.png?raw=true817x452

Một ưu điểm mà lớp string đem lại cho chúng ta là standard container có thể tự thay đổi kích thước vùng nhớ cho phù hợp với yêu cầu về mặt lưu trữ chuỗi kí tự. Do đó, các bạn có thể tùy ý nối hoặc chèn thêm dữ liệu vào standard container cho đến khi dung lượng bộ nhớ không đủ để cung cấp nữa.

#####Khai báo và khởi tạo

Tương tự như cách chúng ta khai báo biến thông thường, kiểu dữ liệu sẽ được dùng trong bài học này là string (Các bạn cần include thư viện string vào trước khi sử dụng).

#include <string>
using namespace std;

//.........
string my_string;

Lớp string cũng được đặt trong namespace std nên dòng lệnh using namespace std là cần thiết.

Vậy là chúng ta đã khai báo được một đối tượng có tên là my_string từ lớp string. Các bạn có thể khởi tạo chuỗi kí tự cho đối tượng tại thời điểm khai báo bằng một số cách như sau:

string empty_string();
string my_string = "Learning C++ is easy";
string another_string("Don't give it up");

string temp_string("What the hell is going on?");
string one_more = temp_string;
string it_just_began(temp_string);

Chúng ta có thể khởi tạo bằng cách gán cho đối tượng một chuỗi kí tự thông qua toán tử gán ‘=’ hoặc lấy chuỗi kí tự từ một đối tượng của lớp string khác, và còn nhiều cách nữa.

#####string input & output

• Output:

  Để đưa dữ liệu bên trong standard container của string ra màn hình console, chúng ta sử đụng đối tượng cout như cách chúng ta vẫn thường dùng, chỉ cần sử dụng tên biến của đối tượng string.

    string output_string = "I'm learning C++ programming language";
    cout << output_string << endl;
  

• Input:

  Chúng ta có thể sử dụng đối tượng cin để nhập dữ liệu vào từ bàn phím cho những đối tượng của lớp string.

    string input_string;
    cout << "Please enter your command: ";
    cin >> input_string;
  

  Với cách nhập dữ liệu này, chúng ta lại gặp phải trường hợp dữ liệu truyền vào string bị dừng khi gặp kí tự khoảng trắng.

  

  Trong một số trường hợp, chúng ta chỉ yêu cầu người dùng nhập 1 từ thì có thể sử dụng đối tượng cin như cách trên, ví dụ:

    string command;
  
    do
    {
    	cout << "Enter "new" to create a new file." << endl;
    	cout << "Enter "cancel" to discard the previous behavior." << endl;
    	cout << "Enter "quit" to exit the program." << endl;
  
    	cout << "=============================================" << endl;
    	cout << "Enter your command: ";
    	cin >> command;
    	cout << "=============================================" << endl;
  
    	//do something depend on the command
  
    } while (true);
  

  Nhưng trong một số trường hợp, chúng ta cần string nhận vào kí tự khoảng trắng, ví dụ khi nhập họ tên đầy đủ, thì chúng ta cần có một cách khác.

  Để khắc phục trường hợp string không nhận kí tự khoảng trắng, chúng ta sử dụng hàm getline được định nghĩa bên trong thư viện string.

    string name;
    cout << "Enter your full name: ";
    getline( cin, name );
  

  Mình truyền vào getline đối tượng cin để nhận dữ liệu từ bàn phím, khi cần nhận dữ liệu từ file thì mình sẽ truyền vào đối số đầu tiên một đối tượng có kiểu file stream (phần này các bạn sẽ được học sau).

  Bây giờ thì chúng ta có thể nhập dữ liệu mà không bị giới hạn bởi kí tự khoảng trắng nữa.

  

  Hàm getline mặc định xem kí tự ‘ ’ được tạo ra khi nhấn phím Enter là kí tự kết thúc nhập dữ liệu cho string. Chúng ta có thể thay đổi điều này.

  Hàm getline có thể nhận thêm đối số thứ 3 đại diện cho kí tự kết thúc nhập dữ liệu cho string. Ví dụ:

    string str;
    cout << "Enter a string (end by a dot): " << endl;
    getline(cin, str, '.');
  
    cout << str << endl;
  

  Đoạn chương trình trên khiến chương trình dừng lại và chờ cho đến khi quá trình nhập dữ liệu của bạn kết thúc, nó chỉ kết thúc khi phát hiện dấu chấm.

  

###String manipulating

Mình vừa hướng dẫn các bạn cách khai báo mà sử dụng kiểu dữ liệu string của ngôn ngữ C++, tiếp theo là phần thao tác với standard container của một đối tượng string.

#####Tính độ dài chuỗi kí tự được lưu trong standard container

Lớp string định nghĩa cho chúng ta 2 phương thức để thực hiện việc lấy ra độ dài của chuỗi kí tự được lưu trong standard container.

string my_favorite_quote = "By my will, this shall be finished";

cout << "Length of the quote: " << my_favorite_quote.length() << endl;
cout << "Length of the quote: " << my_favorite_quote.size() << endl;

Hai phương thức length và size của lớp string đều được dùng để tính độ dài của chuỗi kí tự trong standard container.

Khi string có độ dài chuỗi kí tự là 0, nó được xem là string rỗng. Để kiểm tra xem string có rỗng hay không, chúng ta sử dụng phương thức empty, phương thức này trả về giá trị true khi string rỗng, ngược lại, trả về giá trị false.

string empty_string = "";
if(empty_string.empty())
	cout << "string is empty" << endl;

Chúng ta cũng có thể làm một string có chứa dữ liệu trở thành string rỗng bằng phương thức clear.

string str = "This is a sample string".
str.clear();

if(str.empty())
	cout << "str is now empty" << endl;

#####Truy cập phần tử trong string

Cũng tương tự như việc truy cập phần tử trong mảng kí tự, chúng ta sử dụng cặp dấu ngoặc vuông và truyền vào một giá trị số nguyên đại diện cho chỉ số của phần tử cần truy xuất.

string str = "Learn from others people";

for(int32_t index = 0; index <= str.length() - 1; index++)	{
	cout << str[index] << " ";
}

cout << endl;

for(int32_t index = 0; index <= str.length() - 1; index++)	{
	cout << str.at(index) << " ";
}

Phương thức at của lớp string cũng thực hiện truy xuất đến phần tử có chỉ số index tương tự cặp dấu ngoặc vuông.

Nếu chương trình phát hiện hành vi truy xuất đến phần tử có chỉ số không hợp lệ (index < 0 hoặc index >= string length), Assertion sẽ ép buộc chương trình kết thúc và thông báo dòng lệnh gây ra lỗi cho bạn.

2 cách truy cập phần tử trên được dùng để truy xuất phần tử có chỉ số không cố định. Lớp tring còn cung cấp cho chúng ta 2 phương thức để truy xuất nhanh đến phần tử đầu tiên và phần tử cuối cùng của chuỗi kí tự trong standard container.

string sample = "Access to the first and the last element";
cout << "First: " << sample.front() << endl;
cout << "Last: " << sample.back() << endl;

Assertion đặt trong 2 phương thức front và back sẽ được kích hoạt nếu string rỗng.

#####Thay đổi dữ liệu trong string

Có khá nhiều phương thức được lớp string định nghĩa dùng để thay đổi dữ liệu trong standard container.

• Nối thêm 1 kí tự vào sau string:

  Chúng ta chỉ cần truyền vào phương thức push_back kí tự mà chúng ta muốn thêm vào sau chuỗi kí tự trong standard container.

    string str = "A sentence must end with a dot";
    str.push_back('.');
  

• Xóa phần tử cuối cùng của string:

  Ngược lại với phương thức push_back ở trên, phương thức pop_back xóa đi kí tự cuối cùng trong string. Nếu các bạn thực hiện phương thức này khi string rỗng, chương trình sẽ gây ra lỗi xung đột vùng nhớ, vì thế, các bạn cần kiểm tra trước khi xóa.

    string str = "The dot will be removed.";
    if(!str.empty())
    	str.pop_back();
  

• Nối chuỗi kí tự vào sau string:

  Chúng ta có thể sử dụng phương thức append của lớp string để nối thêm một chuỗi kí tự vào sau chuỗi kí tự trong standard container.

  string& append (const string& str);

  string& append (const char* s);

  Các bạn có thể truyền vào phương thức append một đối tượng có kiểu string hoặc tên của một mảng kí tự nào đó.

    string str = "";
    str.append("Le");
    str.append(" ");
    str.append("Tran");
    str.append(" Dat");
  

  Bên cạnh đó, lớp string cũng đã định nghĩa lại toán tử nối chuỗi kí tự giúp chúng ta tiết kiệm thời gian viết code hơn.

    string str = "";
    str += "Use "+=" operator ";
    str += "to append string";
  

  Toán tử ‘+=’ có chức năng hoàn toàn giống với phương thức append.

• Chèn một string vào vị trí bất kì trong string:

  Phương thức insert có thể giúp chúng ta chèn một string vào vị trí pos.

  string& insert (size_t pos, const string& str);

  Ví dụ:

    string str = "how to use.";
    string str2 = "i will introduce you ";
  
    cout << str << endl;
  
    str.insert(0, str2);
    cout << str << endl;
  
    str.insert(str.length() - 1, " string in C++");
    cout << str << endl;
  

  Trong lần sử dụng phương thức insert đầu tiên, mình chèn str2 vào str tại vị trí đầu tiên. Sau đó, mình chèn thêm một chuỗi kí tự tại vị trí str.length() - 1 (trước dấu chấm kết thúc câu).

  Sử dụng phương thức insert với vị trí chèn không hợp lệ sẽ gây ra lỗi xung đột vùng nhớ.

• Thay thế một phần của string:

  Chắc các bạn cũng có thể đoán được tên của phương thức mà mình chuẩn bị nói tới. Phương thức replace dùng để thay thế một đoạn con của chuỗi kí tự lưu trong standard container bằng 1 string hoặc 1 mảng kí tự khác.

    string& replace (size_t pos,  size_t len,  const string& str);
    string& replace (size_t pos,  size_t len,  const char* s);
  

  Ở trên đây là 2 cách mà chúng ta thường dùng. Trong đó, pos là vị trí trong standard container mà bạn muốn thực hiện thay thế, len là số lượng kí tự trong standard container mà bạn muốn thay, str là đoạn kí tự mới được ghép vào trong standard container.

  Ví dụ:

    string my_string = "This string will be replaced";
    cout << my_string << endl;
  
    my_string.replace(20, 8, "changed");
    cout << my_string << endl;
  

  Nhìn vào kết quả đoạn chương trình trên và hình dung xem thử điều gì vừa diễn ra.

  

  4.png?raw=true715x273

  Tại vị trí pos của string gốc, chương trình xóa đi len kí tự, và chèn str vào string gốc tại ví trí pos. Đó là cách mà phương thức replace hoạt động.

#####Tìm kiếm

Có nhiều phương thức trong lớp string được định nghĩa cho các trường hợp tìm kiếm phức tạp. Mình chỉ hướng dẫn các bạn sử dụng phương thức find của lớp string để tìm kiếm vị trí xuất hiện của chuỗi con bên trong đối tượng mà bạn đang dùng để gọi phương thức find.

Ví dụ mình có string dùng để lưu một số tên của các thành viên trong nhóm thực hiện tutorial này:

string name_list = "Le Tran Dat
Nguyen Chiem Minh Vu
Ngo Doan Tuan
Le Dinh Huy";

Thử in name_list ra màn hình:

Yêu cầu nhập vào một cái tên từ bàn phím và xác định xem tên đó có tồn tại trong danh sách trên hay không.

Sau đây là một số khai báo phương thức find trong lớp string sẽ giúp các bạn giải quyết vấn đề mình vừa đặt ra.

size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;

Tìm kiếm sự xuất hiện của chuỗi con str bên trong standard container của đối tượng mà các bạn dùng để gọi phương thức find, vị trí bắt đầu tìm kiếm mặc định là 0.

string name;
cout << "Enter a name: ";
getline(cin, name);

int32_t search_index = name_list.find(name);

Nếu name được tìm thấy bên trong name_list, biến search_index sẽ nhận được giá trị là chỉ sổ mà name được tìm thấy. Nếu không được tìm thấy, biến search_index nhận giá trị -1.

if(search_index == -1)
	cout << name << " is not exist in name_list" << endl;
else
	cout << "Found at: " << search_index << endl;

Phương thức find này dễ sử dụng hơn so với việc sử dụng hàm strstr trong thư viện cstring để tìm kiếm trong mảng kí tự.

#####So sánh 2 string

Phép so sánh 2 string cũng được thực hiện theo thứ tự từ điển (từ trái sang phải) giống như khi so sánh hai mảng kí tự.

int compare (const string& str) const;

Hoặc

int compare (const char* s) const;

Phương thức so sánh compare trả về một giá trị số nguyên. Tương tự như so sánh 2 mảng kí tự bằng hàm strcmp, giá trị trả về sẽ là 1 trong 3 trường hợp:

• Giá trị trả về là 0:

  Điều này có nghĩa nội dung của hai chuỗi kí tự này hoàn toàn giống nhau. Ví dụ:

    string str1 = "This is a string";
    string str2 = "This is a string";
  
    if(str1.compare(str2) == 0)	{
    	cout << "str1 and str2 are equal" << endl;		
    }
    else	{
    	cout << "str1 ans str2 are not equal" << endl;
    }
  

• Giá trị trả về nhỏ hơn 0:

  Điều này có nghĩa tại vị trí phát hiện cặp kí tự không tương xứng giữa str1 và str2 tạm gọi là vị trí index_not_match, ta có:

  str1[index_not_match] < str[index_not_match]

  Ví dụ:

    string str1 = "abcDEF";
    string str2 = "abcdef";
  

  Khi so sánh string str1 và string str2 như trên bằng dòng lệnh str1.compare(str2), ta nhận được giá trị trả về nhỏ hơn 0, vì tại vị trí có chỉ số là 3, kí tự ‘D’ của str1 có mã ASCII nhỏ hơn kí tự ‘d’ của str2.

• Giá trị trả về lớn hơn 0:

  Ngược lại với việc giá trị trả về nhỏ hơn 0. Mình lấy lại ví dụ trên:

    string str1 = "abcDEF";
    string str2 = "abcdef";
  

  Nếu các bạn thực hiện so sánh như sau:

    str2.compare(str1);
  

  Giá trị trả về sẽ lớn hơn 0.

Một cách sử dụng khác của phương thức compare:

int compare (size_t pos, size_t len, const string& str) const;

Ví dụ:

string my_string = "Make a comparison";
int comparison = my_string.compare(7, 10, "comparison");
cout << "Result of the comparison: " << comparison << endl;

Đối số pos được mình gán giá trị 7, đại diện cho vị trí bắt đầu so sánh. Tại vị trí có chỉ số 7, mình lấy ra 10 kí tự liên tiếp nhau để lần lượt so sánh với chuỗi “comparison” được mình truyền vào ở đối số thứ 3 trong phương thức compare.

Chương trình phát hiện 2 chuỗi kí tự con này giống nhau, nên giá trị trả về là 0.

###Tổng kết

Kiểu dữ liệu string trong C++ hổ trợ cho chúng ta rất nhiều khi thao tác với chuỗi kí tự. Vì thế, mình ưu tiên Cpp-style string hơn việc sử dụng C-style string.

Trong bài học này, mình chỉ mới giới thiệu cho các bạn một số khái niệm, cách sử dụng và thao tác cơ bản khi sử dụng lớp string. Vẫn còn nhiều phương thức xử lý chuỗi trong lớp string mà mình chưa đề cập đến, các bạn có thể tham khảo thêm tại địa chỉ:
http://www.cplusplus.com/reference/string/string/

Hẹn gặp lại các bạn trong bài học tiếp theo trong khóa học lập trình C++ hướng thực hành.

Mọi ý kiến đóng góp hoặc thắc mắc có thể đặt câu hỏi trực tiếp tại diễn đàn.

www.daynhauhoc.com

Link Videos khóa học

Udemy

C++ Cơ bản dành cho người mới học lập trình | Udemy

Bắt đầu học lâp trình bằng ngôn ngữ C++