C++字符串

C++ 字符串教程涵盖了如何在 C++ 中使用字符串，包括 C 风格的字符串和 C++ 标准库提供的 std::string 类。这里我将详细介绍 C++ 字符串的使用，涵盖其基本操作、常见函数和一些进阶技巧。

1. C 风格字符串（C-Style Strings）

C 风格字符串其实是以 \0 结尾的字符数组。由于 C++ 继承了 C 语言的特性，C 风格字符串仍然被广泛使用。

示例：

 #include <iostream>
 using namespace std;
 ​
 int main() {
     // C 风格字符串：字符数组
     char str[] = "Hello, World!";
     cout << str << endl;  // 输出: Hello, World!
     return 0;
 }

• 定义和初始化：

   char str[] = "Hello";  // 字符数组，包含 6 个字符（包括 '\0'）

• 常见操作：

  • 使用

    strlen()

    来获取字符串长度：

     #include <cstring>
     cout << "长度: " << strlen(str) << endl;

  • 使用

     strcpy()

    复制字符串：

     char dest[20];
     strcpy(dest, str);  // 复制 str 到 dest
     cout << dest << endl;

• 优点与缺点：

  • 优点：C 风格字符串更接近底层，内存开销小。

  • 缺点：容易出错，特别是在处理字符串大小时（如 strcpy 时没有考虑数组大小）。

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2. C++ 字符串类（std::string）

在 C++ 中，std::string 是一个标准库类，提供了很多方便的字符串操作函数。它比 C 风格字符串更为安全和方便。

示例：

 #include <iostream>
 #include <string>  // 需要包含 string 头文件
 using namespace std;
 ​
 int main() {
     string str = "Hello, World!";  // 使用 std::string 定义字符串
     cout << str << endl;  // 输出: Hello, World!
     return 0;
 }

基本操作：

• 定义和初始化：

   string str1 = "Hello";  // 使用字符串字面量初始化
   string str2(5, 'a');     // 定义一个包含 5 个 'a' 的字符串
   string str3;             // 空字符串

• 连接字符串：

   string str1 = "Hello";
   string str2 = "World";
   string str3 = str1 + ", " + str2 + "!";  // 使用 + 进行字符串连接
   cout << str3 << endl;  // 输出: Hello, World!

• 获取字符串长度：

   string str = "Hello";
   cout << "长度: " << str.length() << endl;  // 输出: 5

• 访问单个字符：

   string str = "Hello";
   cout << str[1] << endl;  // 输出: e

• 修改字符串：

   string str = "Hello";
   str[0] = 'h';  // 修改第一个字符
   cout << str << endl;  // 输出: hello

• 字符串比较：

   string str1 = "apple";
   string str2 = "banana";
   ​
   if (str1 == str2) {
       cout << "字符串相等" << endl;
   } else {
       cout << "字符串不相等" << endl;  // 输出: 字符串不相等
   }

• 查找子字符串：

   string str = "Hello, World!";
   size_t pos = str.find("World");
   if (pos != string::npos) {
       cout << "'World' 在位置: " << pos << endl;  // 输出: 'World' 在位置: 7
   }

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3. 常见 std::string 成员函数

• length() or size()：返回字符串的长度。

   string str = "Hello";
   cout << "长度: " << str.length() << endl;  // 输出: 5
   cout << "长度: " << str.size() << endl;  // 输出: 5

• empty()：检查字符串是否为空。

   string str = "";
   if (str.empty()) {
       cout << "字符串为空" << endl;
   }

• append()：在字符串末尾追加内容。

   string str = "Hello";
   str.append(" World");
   cout << str << endl;  // 输出: Hello World

• substr()：提取子字符串。

   string str = "Hello, World!";
   string sub = str.substr(7, 5);  // 从索引 7 开始，取 5 个字符
   cout << sub << endl;  // 输出: World

• replace()：替换字符串中的部分内容。

   string str = "Hello, World!";
   str.replace(7, 5, "C++");  // 替换 "World" 为 "C++"
   cout << str << endl;  // 输出: Hello, C++!

• erase()：删除字符串中的一部分。

   string str = "Hello, World!";
   str.erase(5, 7);  // 从索引 5 开始，删除 7 个字符
   cout << str << endl;  // 输出: Hello!

• insert()：在指定位置插入内容。

   string str = "Hello!";
   str.insert(5, ", World");  // 在索引 5 处插入 ", World"
   cout << str << endl;  // 输出: Hello, World!

• c_str()：返回 C 风格字符串。

   string str = "Hello";
   const char* cstr = str.c_str();
   cout << cstr << endl;  // 输出: Hello

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4. 字符串流（std::stringstream）

std::stringstream 是一个非常有用的类，它允许我们像操作文件一样处理字符串。通过它可以方便地进行字符串与其他数据类型的转换。

示例：

#include <iostream>
 #include <sstream>
 using namespace std;
 ​
 int main() {
     stringstream ss;
     
     // 字符串流输入
     ss << 100 << " " << 3.14 << " " << "Hello";
     
     // 字符串流输出
     int num;
     double pi;
     string word;
     ss >> num >> pi >> word;
     
     cout << "整数: " << num << endl;   // 输出: 整数: 100
     cout << "浮点数: " << pi << endl;  // 输出: 浮点数: 3.14
     cout << "字符串: " << word << endl;  // 输出: 字符串: Hello
     return 0;
 }

5. 注意事项与最佳实践

• 使用 std::string 比使用 C 风格字符串更安全，因为它自动管理内存。

• std::string 类提供了大量的便捷函数，减少了手动处理字符数组的复杂性。

• C++11 后，std::string 支持移动语义，可以提高效率。

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<cctype> 是 C++ 标准库中的一个头文件，它提供了一些用于字符处理的函数，这些函数可以用来检查字符的属性或转换字符的大小写。<cctype> 主要用于处理单个字符，而不是字符串。常见的字符操作有：

常见函数

1. 字符分类函数： 这些函数用于判断字符是否属于某一特定类型。

   • isalnum(char c)：检查字符是否为字母或数字。

   • isalpha(char c)：检查字符是否为字母（a-z, A-Z）。

   • isdigit(char c)：检查字符是否为数字（0-9）。

   • islower(char c)：检查字符是否为小写字母（a-z）。

   • isupper(char c)：检查字符是否为大写字母（A-Z）。

   • isspace(char c)：检查字符是否为空格、制表符、换行符等空白字符。

   • isxdigit(char c)：检查字符是否为十六进制数字（0-9, A-F, a-f）。

   示例：

   #include <iostream>
    #include <cctype>
    ​
    int main() {
        char ch = 'a';
    ​
        if (isalpha(ch)) {
            std::cout << ch << " 是一个字母。" << std::endl;
        }
    ​
        if (islower(ch)) {
            std::cout << ch << " 是小写字母。" << std::endl;
        }
    ​
        return 0;
    }

2. 字符转换函数： 这些函数用于字符的大小写转换。

   • tolower(char c)：将字符转换为小写字母。如果字符已经是小写字母，返回该字符本身；否则返回其对应的小写字母。

   • toupper(char c)：将字符转换为大写字母。如果字符已经是大写字母，返回该字符本身；否则返回其对应的大写字母。

   示例：

   #include <iostream>
    #include <cctype>
    ​
    int main() {
        char ch1 = 'a', ch2 = 'B';
    ​
        std::cout << "小写字母 'a' 转换为大写: " << (char)toupper(ch1) << std::endl;
        std::cout << "大写字母 'B' 转换为小写: " << (char)tolower(ch2) << std::endl;
    ​
        return 0;
    }

3. isblank(char c)：检查字符是否为水平空格或制表符。

4. isprint(char c)：检查字符是否为可打印字符（包括空格）。

5. isgraph(char c)：检查字符是否为可打印字符（不包括空格）。

6. iscntrl(char c)：检查字符是否为控制字符（如换行符、回车符等）。

总结

在 C++ 中，字符串的操作非常灵活，可以使用传统的 C 风格字符串，也可以使用 C++ 标准库中的 std::string 类。std::string 类提供了丰富的功能，足以满足绝大部分的字符串操作需求。掌握了这些基础后，你可以更高效地处理和操作文本数据。