【C++基础】字符串介绍

最新推荐文章于 2025-04-28 19:03:20 发布

姑苏老陈

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分类专栏： C++编程入门文章标签： c++ C++字符串介绍

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本文收录于《C++编程入门》专栏，从零基础开始，分享C++编程入门相关的内容，欢迎关注，谢谢！

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一、前言

在C++中，字符串操作是编程的核心任务之一。C++语言提供了两种主要字符串处理方式：C风格的字符数组（C-Strings）和std::string类。本文将结束实例介绍两者的用法、优缺点及适用场景。

众所周知，C++ 是一种‌通用、高性能的编程语言‌，支持‌多范式编程‌（面向对象、泛型、过程化），由本贾尼·斯特劳斯特卢普（ ‌Bjarne Stroustrup‌ ）于 1985 年基于 C 语言扩展而来。

官网地址：https://cplusplus.com/doc/

参考手册：https://cppreference.cn/w/

在这里插入图片描述

话不多说，我们一起进入正题吧。

二、字符串介绍

1. C风格字符串（C-Strings）

特点：

以字符数组形式存储，末尾用'\0'（空字符）标识结束。
需手动管理内存，易导致缓冲区溢出或内存泄漏。
依赖<cstring>头文件中的函数（如strcpy, strcat, strcmp）。

操作函数：

序号	函数 & 目的
1	strcpy(s1, s2); 复制字符串 s2 到字符串 s1。
2	strcat(s1, s2); 连接字符串 s2 到字符串 s1 的末尾。连接字符串也可以用 + 号。
3	strlen(s1); 返回字符串 s1 的长度。
4	strcmp(s1, s2); 如果 s1 和 s2 是相同的，则返回 0；如果 s1<s2 则返回值小于 0；如果 s1>s2 则返回值大于 0。
5	strchr(s1, ch); 返回一个指针，指向字符串 s1 中字符 ch 的第一次出现的位置。
6	strstr(s1, s2); 返回一个指针，指向字符串 s1 中字符串 s2 的第一次出现的位置。

示例：

#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
    char greeting[] = "Hello, World!";   // 初始化C风格字符串
    char copy[100];
    
    // 复制字符串（需指定目标数组大小）
    strcpy(copy, greeting);
    std::cout << "Copied string: " << copy << std::endl;  // 输出："Hello, World!"
    
    // 连接字符串
    strcat(greeting, " C++");
    std::cout << "Concatenated: " << greeting << std::endl;  // 输出："Hello, World! C++"
    
    // 比较字符串（返回0表示相等）
    int result = strcmp(greeting, copy);
    std::cout << "Comparison result: " << result << std::endl;  // 输出：-1（因 greeting 末尾被修改）
    
    return 0;
}

注意事项：

C风格字符串操作需确保目标数组足够大（如strcat可能溢出），需谨慎处理。
修改字符串时易出错，例如strcat未检查数组容量可能导致内存越界。

2. std::string类

特点：

封装字符序列，自动管理内存，避免手动分配/释放的麻烦。
提供丰富方法（如append, substr, find），支持运算符重载（+, ==）。
头文件为<string>，命名空间std。

操作函数【字符串修改与连接】：

函数/操作符	描述	示例代码
‌`operator+`‌	连接两个字符串	`string s = s1 + s2;`
‌`append()`‌	在末尾追加字符串/字符	`s1.append("World");`
‌`replace()`‌	替换指定位置和长度的子串	`s.replace(0,5,"Hi"); // 替换前5字符`
‌`push_back()`‌	末尾添加单个字符	`s.push_back('!');`
‌`insert()`‌	在指定位置插入字符串	`s.insert(3, "abc");`

操作函数【子串操作与查找】：

函数/操作符	描述	示例代码
`substr()`‌	截取子串（起始位置+长度）	`string sub = s.substr(0,5);`
‌`find()`‌	查找子串首次出现的位置（未找到返回`string::npos`）	`size_t pos = s.find("lo");`
‌`rfind()`‌	查找子串最后一次出现的位置	`size_t pos = s.rfind("o");`

操作函数【容量与长度管理】：

函数/操作符	描述	示例代码
`substr()`‌	截取子串（起始位置+长度）	`string sub = s.substr(0,5);`
‌`find()`‌	查找子串首次出现的位置（未找到返回`string::npos`）	`size_t pos = s.find("lo");`
‌`rfind()`‌	查找子串最后一次出现的位置	`size_t pos = s.rfind("o");`

示例：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str1 = "Hello";         // 初始化
    std::string str2 = "World";
    
    // 复制与连接（自动处理内存）
    std::string str3 = str1;            // 复制
    std::string concat = str1 + " " + str2;   // 连接
    std::cout << "Concatenated: " << concat << std::endl;  // 输出："Hello World"
    
    // 获取长度与子串
    int len = concat.size();            // 长度：11
    std::string sub = concat.substr(0, 5);  // 截取前5个字符："Hello"
    
    // 查找与替换
    size_t pos = concat.find("World");   // 返回6（索引位置）
    concat.replace(pos, 5, "Universe");  // 替换为："Hello Universe"
    std::cout << "Replaced: " << concat << std::endl;  // 输出："Hello Universe"
    
    return 0;
}

优势：

安全性：自动内存管理，避免缓冲区溢出。
便捷性：支持运算符重载和STL算法，简化代码逻辑。
可扩展性：提供reserve, resize等方法优化性能。

3. 性能与适用场景对比

特性	C-Strings	std::string
内存管理	手动（需开发者负责）	自动（类封装）
性能	底层操作快，适合高性能场景	稍慢，但便捷性更高
适用场景	与C库交互、嵌入式系统	大部分通用场景

建议：