C++ 字符串

目录

1. 字符串概述
2. C 风格字符串
3. C++ 字符串类 std::string
4. 字符串操作
5. 字符串与字符数组的区别
6. 字符串常用函数
7. 字符串输入输出
8. 参考资料

1. 字符串概述

在 C++ 中，字符串 是一种用于存储文本数据的数据结构。C++ 提供了两种主要的字符串表示方式：

• C 风格字符串：以 null 终止的字符数组（char[]）。
• C++ 字符串类 std::string：C++ 标准库中的字符串类，提供了更强大、更方便的字符串处理功能。

我们将分别介绍这两种方式，并展示它们的常见使用方法。

2. C 风格字符串

C 风格字符串是通过字符数组来表示的字符串。它是一个字符数组，以空字符（'\0'）作为结束符。C 风格字符串的操作需要手动管理内存和字符串的结束符。

2.1 声明和初始化 C 风格字符串

语法：

char str[] = "Hello, World!";

C 风格字符串的最后一个字符总是 '\0'，表示字符串的结束。

2.2 操作 C 风格字符串

你可以使用标准库 <cstring> 中提供的函数来操作 C 风格字符串。

示例：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

int main() {
    // 声明并初始化 C 风格字符串
    char str1[] = "Hello";
    char str2[] = "World";
    
    // 字符串拼接
    strcat(str1, str2);  // 拼接 str2 到 str1
    
    cout << "Concatenated string: " << str1 << endl;  // 输出拼接后的字符串

    // 字符串长度
    cout << "Length of str1: " << strlen(str1) << endl;

    return 0;
}

输出：

Concatenated string: HelloWorld
Length of str1: 10

2.3 C 风格字符串的缺点

• 需要手动管理内存和字符串结束符（'\0'）。
• 在字符串操作时容易出错（例如，数组越界）。
• 不支持动态扩展。

3. C++ 字符串类 std::string

std::string 是 C++ 标准库提供的字符串类，能够更方便地管理字符串。std::string 自动管理内存和字符串的结束符，并提供了许多有用的函数。

3.1 声明和初始化 std::string

std::string 可以像其他数据类型一样声明和初始化。

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    // 声明并初始化 std::string
    string str1 = "Hello";
    string str2 = "World";

    // 输出字符串
    cout << str1 << " " << str2 << endl;

    return 0;
}

输出：

Hello World

3.2 C++ 字符串的操作

std::string 提供了多种操作方法，比如拼接、获取长度、查找子字符串等。

• 拼接字符串： string str1 = "Hello"; string str2 = "World"; string result = str1 + " " + str2; cout << result << endl;
• 获取字符串长度： string str = "Hello"; cout << "Length: " << str.length() << endl;
• 查找子字符串： string str = "Hello, World!"; size_t pos = str.find("World"); if (pos != string::npos) { cout << "'World' found at position: " << pos << endl; }
• 替换子字符串： string str = "Hello, World!"; str.replace(7, 5, "C++"); cout << str << endl; // 输出 "Hello, C++!"

4. 字符串操作

std::string 提供了多种操作函数，下面列出一些常用的字符串操作。

4.1 字符串拼接

使用 + 运算符可以轻松地拼接字符串。

string str1 = "Hello";
string str2 = "World";
string result = str1 + " " + str2;
cout << result << endl;  // 输出 "Hello World"

4.2 字符串比较

可以使用 ==、!=、<、> 等运算符进行字符串比较。

string str1 = "Hello";
string str2 = "Hello";
if (str1 == str2) {
    cout << "Strings are equal!" << endl;
}

4.3 子字符串提取

使用 substr() 函数提取子字符串。

string str = "Hello, World!";
string sub = str.substr(7, 5);  // 提取 "World"
cout << sub << endl;

4.4 查找字符或子字符串

使用 find() 函数查找字符或子字符串。

string str = "Hello, World!";
size_t pos = str.find("World");
if (pos != string::npos) {
    cout << "'World' found at position: " << pos << endl;
}

5. 字符串与字符数组的区别

• 字符数组 是一个固定大小的字符集合，并以 '\0' 作为结束符。
• std::string 是一个动态数组，能够自动扩展大小，并且有很多内置的成员函数，使得字符串操作更加方便和安全。

优点对比：

• 字符数组：需要手动管理内存、容易发生越界错误。
• std::string：自动管理内存，内置很多有用的函数，处理起来更加简便和安全。

6. 字符串常用函数

以下是一些常用的 C++ 字符串类 std::string 的常用函数。

7. 字符串输入输出

在 C++ 中，使用 cin 和 cout 来进行字符串的输入输出。

7.1 字符串输入

可以使用 cin 来输入字符串，但注意 cin 只会读取空格前的内容。

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string str;
    cout << "Enter a string: ";
    cin >> str;  // 只会读取第一个空格前的内容
    cout << "You entered: " << str << endl;

    return 0;
}

7.2 输入包含空格的字符串

若想输入包含空格的字符串，可以使用 getline() 函数。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string str;
    cout << "Enter a string: ";
    getline(cin, str);  // 读取包含空格的整行
    cout << "You entered: " << str << endl;

    return 0;
}

8. 参考资料

• C++ 字符串教程
• C++ 字符串类 std::string
• C++ C 风格字符串

总结

C++ 提供了两种主要的字符串表示方式：C 风格字符串和 std::string 类。C 风格字符串需要手动管理内存和结束符，而 std::string 提供了更强大、更方便的字符串操作功能。根据需求选择合适的方式进行字符串处理，有助于提高程序的效率和可维护性。