c++之字符串

超人小子2025-06-02 10:19

C++ 字符串处理全攻略：从 C 风格到现代 string 类

在 C++ 编程中，字符串是处理文本数据的核心载体。从传统的 C 风格字符数组到 C++ 标准库的string类，字符串处理技术经历了从底层操作到高层抽象的演进。本文将系统梳理 C++ 字符串的核心知识点，结合大量示例代码，助你掌握从基础操作到高级应用的全流程技巧。

一、C 风格字符串：基于字符数组的底层操作

C 风格字符串本质是char类型的数组，以空字符\0（ASCII 码 0）作为结束标志。尽管 C++ 推荐使用更安全的string类，但理解 C 风格字符串仍是掌握字符串底层逻辑的基础。

知识点 1：初始化与基本操作

代码示例 1：多种初始化方式
复制代码
cpp 复制代码 
#include <iostream>

using namespace std;

int main() {

// 方式1：直接初始化字符数组

char str1[] = "Hello, C-style!"; // 自动计算长度，包含'\0'

// 方式2：显式指定数组大小

char str2[20] = "C-style string";

// 方式3：字符指针指向字符串常量

const char* str3 = "Read-only string";

cout << "str1: " << str1 << endl;

cout << "str2[0]: " << str2[0] << endl; // 访问首个字符'H'

return 0;

}
代码示例 2：手动遍历与修改
cpp 复制代码 
#include <iostream>

using namespace std;

int main() {

char str[] = "Modify me";

// 遍历并转换为大写（仅演示，实际应使用ctype.h）

for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {

    if (str[i] >= 'a' && str[i] <= 'z') {

        str[i] -= 32; // 小写转大写

    }

}

cout << "Modified: " << str << endl; // 输出 "MODIFY ME"

return 0;

}

知识点 2：C 风格字符串函数

需包含头文件<cstring>，注意手动管理缓冲区大小，避免溢出。

代码示例 1：核心操作函数
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cpp 复制代码 
#include <iostream>

#include <cstring>

using namespace std;

int main() {

char dest[50] = "Hello";

char src[] = ", World!";

strcat(dest, src); // 连接字符串，结果存入dest

cout << "Concatenated: " << dest << endl; // 输出 "Hello, World!"

int len = strlen(dest); // 计算长度（不含'\0'）

cout << "Length: " << len << endl; // 输出13

return 0;

}
代码示例 2：安全函数（避免溢出）
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cpp 复制代码 
#include <iostream>

#include <cstring>

using namespace std;

int main() {

char dest[10];

// 使用strncpy指定最大复制长度

strncpy(dest, "Long string", sizeof(dest)-1); // 最多复制9个字符

dest[sizeof(dest)-1] = '\0'; // 手动添加结束符

cout << "Safe copy: " << dest << endl; // 输出 "Long stri"

// 使用strncat安全连接

char buffer[20] = "Prefix";

strncat(buffer, "Suffix", sizeof(buffer)-strlen(buffer)-1);

cout << "Safe concatenate: " << buffer << endl; // 输出 "PrefixSuffix"

return 0;

}

二、C++ 标准库 string 类：现代字符串处理方案

string类位于<string>头文件，封装了动态字符串的管理，支持自动内存分配、边界检查和丰富的成员函数。

知识点 1：基础操作与构造函数

代码示例 1：多种构造方式
复制代码
cpp 复制代码 
#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

string s1 = "Direct init"; // 直接初始化

string s2(5, 'A'); // 构造5个'A'组成的字符串："AAAAA"

string s3(s2.begin(), s2.end()-1); // 迭代器构造，截取前4个'A'

cout << "s2: " << s2 << endl;

cout << "s3: " << s3 << endl;

return 0;

}
代码示例 2：运算符重载与基本操作
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cpp 复制代码 
#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

string a = "Hello", b = "World";

string c = a + ", " + b + "!"; // 字符串拼接

cout << "c: " << c << endl; // 输出 "Hello, World!"

// 比较操作（支持字典序）

if (a < b) {

    cout << "a is less than b" << endl; // 输出成立

}

// 访问字符（支持下标和at()，at()带越界检查）

cout << "First char: " << c[0] << endl; // 'H'

cout << "Last char: " << c.at(c.length()-1) << endl; // '!'

return 0;

}

知识点 2：成员函数与高级操作

代码示例 1：查找与替换
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cpp 复制代码 
#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

string str = "apple, banana, apple";

// 查找子串位置（从索引0开始）

size_t pos = str.find("banana");

if (pos != string::npos) { // npos表示未找到

    cout << "Found at: " << pos << endl; // 输出6

}

// 替换所有"apple"为"pear"

size_t start = 0;

while ((start = str.find("apple", start)) != string::npos) {

    str.replace(start, 5, "pear"); // 替换从start开始的5个字符

    start += 4; // "pear"长度为4，避免重复匹配

}

cout << "Replaced: " << str << endl; // 输出 "pear, banana, pear"

return 0;

}
代码示例 2：子串与迭代器
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cpp 复制代码 
#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

string url = "https://blog.csdn.net/article";

// 提取协议部分（从0到"://"之后）

size_t sep = url.find("://");

string protocol = url.substr(0, sep); // 提取0到sep-1的子串

cout << "Protocol: " << protocol << endl; // 输出"https"

// 使用迭代器遍历字符（支持正向/反向迭代）

for (auto it = url.begin(); it != url.end(); ++it) {

    if (*it == '/') *it = '_'; // 将'/'替换为'_'（需非const迭代器）

}

cout << "Modified url: " << url << endl; // 输出"https://blog.csdn_net_article"

return 0;

}

三、字符串输入输出：从控制台到字符串流

知识点 1：标准输入输出

代码示例 1：基本输入输出
复制代码

#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

string name;

cout << "Enter your name: ";

cin >> name; // 读取单个单词（遇空格/换行停止）

cout << "Hello, " << name << "!" << endl; // 输入"Alice"则输出"Hello, Alice!"

// 读取含空格的整行

string line;

cout << "Enter a line: ";

getline(cin, line); // 读取直到换行符（不包含换行符）

cout << "You entered: " << line << endl;

return 0;

}

代码示例 2：输入验证与边界处理
复制代码

#include <iostream>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

string password;

do {

cout << "Enter password (6-12 characters): ";

getline(cin, password);

if (password.length() < 6 || password.length() > 12) {

cout << "Invalid length! Try again." << endl;

}

} while (password.length() < 6 || password.length() > 12);

cout << "Password accepted." << endl;

return 0;

}

知识点 2：字符串流（stringstream）

用于字符串与数值 / 自定义类型的高效转换，需包含<sstream>。

代码示例 1：数值与字符串互转
复制代码

#include <iostream>

#include <sstream>

#include <string>

using namespace std;

int main() {

// 数值转字符串

int num = 123;

string str_num;

ostringstream oss;

oss << num; // 流式输出到字符串

str_num = oss.str();

cout << "num to string: " << str_num << endl; // 输出"123"

// 字符串转数值（含错误处理）

string str_float = "3.14";

istringstream iss(str_float);

double pi;

if (iss >> pi) {

cout << "string to double: " << pi << endl; // 输出3.14

}

return 0;

}

代码示例 2：复杂数据解析
复制代码

#include <iostream>

#include <sstream>

#include <vector>

#include <string>

using namespace std;

struct Data { int id; string name; double score; };

int main() {

string line = "101,Alice,95.5";

istringstream iss(line);

Data d;

char comma; // 用于分隔符

if (iss >> d.id >> comma >> d.name >> comma >> d.score) {

cout << "ID: " << d.id << ", Name: " << d.name

<< ", Score: " << d.score << endl; // 输出解析结果

}

// 分割多个数据

string data = "apple;banana;orange";

vector<string> fruits;

string fruit;

while (getline(iss.str(), fruit, ';')) { // 重置iss需重新构造

fruits.push_back(fruit);

}

return 0;

}

四、高级应用：从算法到最佳实践

知识点 1：字符串算法

代码示例 1：回文判断（不区分大小写）
复制代码

#include <iostream>

#include <string>

#include <cctype> // 用于字符转换

using namespace std;

bool isPalindrome(const string& s) {

string cleaned;

// 预处理：转为小写并过滤非字母数字

for (char c : s) {

if (isalnum(c)) { // 检查是否为字母或数字

cleaned += tolower(c); // 转为小写

}

}

// 双指针判断回文

int left = 0, right = cleaned.length() - 1;

while (left < right) {

if (cleaned[left++] != cleaned[right--]) {

return false;

}

}

return true;

}

int main() {

cout << boolalpha << isPalindrome("A man, a plan, a canal: Panama") << endl; // 输出true

return 0;

}

代码示例 2：最长公共前缀
复制代码

#include <iostream>

#include <string>

#include <vector>

using namespace std;

string longestCommonPrefix(vector<string>& strs) {

if (strs.empty()) return "";

string prefix = strs[0];

for (int i = 1; i < strs.size(); i++) {

int j = 0;

while (j < prefix.length() && j < strs[i].length()

&& prefix[j] == strs[i][j]) {

j++;

}

prefix = prefix.substr(0, j); // 截断到公共部分

if (prefix.empty()) break; // 提前终止

}

return prefix;

}

int main() {

vector<string> strs = {"flower", "flow", "flight"};

cout << "Longest prefix: " << longestCommonPrefix(strs) << endl; // 输出"fl"

return 0;

}

知识点 2：最佳实践

  1. 优先使用 string 类：避免手动管理 C 风格字符串的内存，减少缓冲区溢出风险。
  1. 善用迭代器与范围 for：现代 C++ 推荐使用for (char c : str)遍历字符串，简洁且安全。
  1. 性能优化：
    • 频繁拼接时使用string::append()而非+，减少临时对象创建
    • 大字符串操作前通过reserve()预分配空间，避免多次重新分配
  1. 编码处理：处理多字节字符（如中文）时，考虑使用wstring（宽字符）或<codecvt>库（C++17 已弃用，建议使用第三方库如 ICU）。

五、总结

C++ 字符串处理从 C 风格的原始数组操作，发展到string类的安全高效抽象，再到字符串流和算法层面的高级应用，形成了完整的技术体系。掌握不同场景下的字符串处理技巧，不仅能提升代码的健壮性，还能显著提高开发效率。建议在实际项目中优先使用string类，并结合现代 C++ 特性（如范围 for、智能指针）写出更简洁优雅的代码。

如果你在字符串处理中遇到具体问题，欢迎在评论区留言，我们一起探讨解决方案！

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