C++小白记：string类用法

目录

1.引言

什么是字符串？

[C 风格字符串 vs std::string](#C 风格字符串 vs std::string)

[2. std::string 基础](#2. std::string 基础)

定义与初始化

字符串输入与输出

[3. 字符串操作](#3. 字符串操作)

3.1字符串拼接与连接

[3.2 比较字符串](#3.2 比较字符串)

[3.3 查找与替换](#3.3 查找与替换)

[3.4 子字符串与切片](#3.4 子字符串与切片)

[4. 字符串的常用成员函数](#4. 字符串的常用成员函数)

[4.1 长度与容量](#4.1 长度与容量)

[4.2 访问字符](#4.2 访问字符)

[4.3 转换大小写](#4.3 转换大小写)

[4.4 其他有用的函数](#4.4 其他有用的函数)

[5. 高级用法](#5. 高级用法)

[5.1 字符串流（stringstream）](#5.1 字符串流（stringstream）)

[5.2 字符串与其他数据类型的转换](#5.2 字符串与其他数据类型的转换)

结语：

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1.引言

什么是字符串？

字符串是由一系列字符组成的序列，用于表示文本信息。它在编程中被广泛应用于用户交互、文件处理、数据解析等场景。

C 风格字符串 vs std::string

在 C++ 中，有两种主要的字符串类型：

C 风格字符串（C-strings） ：基于字符数组，以空字符 ('\0') 结尾。

C++ std::string 类：更高级、功能更丰富的字符串类，封装了字符串操作的复杂性。

C 风格字符串示例：

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

std::string 示例：

#include <string>

std::string str = "Hello, World!";

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2. std::string 基础

定义与初始化

std::string 是 C++ 标准库中的一个类，位于**<string> 头文件**中。它封装了字符序列，并提供了丰富的成员函数用于操作字符串。

初始化有很多中方式，如下图：

这个只要了解一下就行

包含头文件：

#include<string>

初始化示例：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 默认构造函数
    std::string str1;

    // 使用字符串字面值初始化
    std::string str2 = "Hello";

    // 使用拷贝构造函数
    std::string str3(str2);

    // 使用部分初始化
    std::string str4(str2, 0, 3); // "Hel"

    // 使用重复字符初始化
    std::string str5(5, 'a'); 

    std::cout << "str1: " << str1 << std::endl;
    std::cout << "str2: " << str2 << std::endl;
    std::cout << "str3: " << str3 << std::endl;
    std::cout << "str4: " << str4 << std::endl;
    std::cout << "str5: " << str5 << std::endl;

    return 0;
}

输出：

字符串输入与输出

输出字符串：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string gre = "Hello, C++ Strings!";
    std::cout << gre << std::endl;
    return 0;
}

从用户输入字符串：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string input;
    std::cout << "请输入一个字符串：";
    std::cin >> input; // 读取直到第一个空白字符
    std::cout << "您输入的字符串是：" << input << std::endl;
    return 0;
}

读取包含空格的整行字符串：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string line;
    std::cout << "请输入一行文本：";
    std::getline(std::cin, line);
    std::cout << "您输入的文本是：" << line << std::endl;
    return 0;
}

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3. 字符串操作

常用的字符串操作如下,了解就行：

3.1字符串拼接与连接

使用 + 运算符：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string first = "Hello, ";
    std::string second = "World!";
    std::string combined = first + second;
    std::cout << combined << std::endl; // 输出: Hello, World!
    return 0;
}

使用 append() 函数：

// 字符串追加
     std::string str="hello";
     str.append(", world");
     std::cout << str << std::endl;

使用 += 运算符：

// +=拼接字符串
     str="data";
     str+=" stream";
     std::cout << str << std::endl;

3.2 比较字符串

关于字符串的比较，其实是逐个位置按照字符比较，计算机中字符存储的方式是ASCII码表，每个字符对应一个ASCII码值，比较字符就是比较ASCII码值的大小：

这是我从网上找的表格资料，其中一些控制字符也是通过ASCII码存储的：

还可以使用**==, !=, <, >, <=, >= 运算符：**

string a="apple";
     std::string b="Apple";
     // 字符串字典序比较
    if(a < b){
        std::cout << "a is less than b" << std::endl;
    }else if (a == b){
        std::cout << "a is equal to b" << std::endl;
    }else{
        std::cout << "a is greater than b" << std::endl;
    }

输出：

3.3 查找与替换

使用 find() 查找子字符串：

 //查找字符串
    std::string text = "The quick brown fox jumps over the lazy dog.";
    std::string word = "fox";
    auto pos = text.find(word); // 查找子串
    if(pos == std::string::npos){ // npos代表未找到
        std::cout << "未匹配到内容" << std::endl;
        std::cout << pos << std::endl;
    }else{
        std::cout << "匹配位置: " << pos << std::endl;
    }

替换子字符串：

//替换字符串
    text = "I like cats.";
    std::string from = "cats";
    std::string to = "dogs";


    pos = text.find(from);
    if(pos != std::string::npos){
        text.replace(pos,from.length(),to); // 替换指定子串
        std::cout << "替换后: " << text << std::endl;
    }else{
        std::cout << "'"<< from << "'未找到"<<std::endl;
    }

3.4 子字符串与切片

使用 substr() 获取子字符串：

//提取子串
    str = "Hello, World!";
    std::string sub = str.substr(7,5); // 截取：起始下标，截取长度
    std::cout << "子串: " << sub << std::endl;

    std::string new_sub = str.substr(7); // 只传起始下标，截取到末尾
    std::cout << "子串: " << new_sub << std::endl;

注意： 如果省略第二个参数，substr() 会返回从起始位置到字符串末尾的所有字符。

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4. 字符串的常用成员函数

4.1 长度与容量

获取字符串长度：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "C++ Programming";
    std::cout << "字符串长度: " << str.length() << std::endl; // 输出: 14
    // 或者使用 size()
    std::cout << "字符串大小: " << str.size() << std::endl; // 输出: 14
    return 0;
}

获取字符串容量：

每个 std::string 对象都有一个容量（capacity），表示它当前能够持有的最大字符数，而不需要重新分配内存。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello";
    std::cout << "初始容量: " << str.capacity() << std::endl;

    str += ", World!";
    std::cout << "追加后的容量: " << str.capacity() << std::endl;

    return 0;
}

输出示例：

初始容量: 15
追加后的容量: 15

注意： 容量可能因实现而异，并不保证它等于长度，容量是一个指数级扩充。

4.2 访问字符

对字符串中的字符操作，有如下方法, 切记需包含头文件：

使用索引访问单个字符：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "ABCDE";

    // 正向索引
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        std::cout << "字符 " << i << ": " << str[i] << std::endl;
    }

    //反向遍历
    for(int i = str.length() - 1; i >= 0 ; i --){
        std::cout << "下标为 " << i << "的字符为" << str[i] << std::endl;
    }

    return 0;
}

使用 at() 函数（包含边界检查）：

//try-catch捕获异常
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "ABCDE";
    try {
        char c = str.at(10); // 超出范围，会抛出异常
    } catch (const std::out_of_range& e) {
        std::cout << "异常捕获: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

4.3 转换大小写

C++ 标准库中的 std::toupper 和 std::tolower 可以用于转换字符的大小写。结合 std::transform，可以实现整个字符串的大小写转换。

转换为大写：

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <cctype>

int main() {
    std::string str = "Hello, World!";
    // 全部转大写
    std::transform(str.begin(), str.end(), str.begin(),
                   [](unsigned  char c){ return std::toupper(c);}); // lambda表达式,接收一个字符c，对c进行转大写操作
    std::cout << str << std::endl;

    // 以小写为例，上面的逻辑相当于，迭代器遍历全部转小写
    for(auto iter = str.begin(); iter != str.end(); iter++){
        *iter = std::tolower(*iter);
    }
    std::cout << str << std::endl;
return 0;
}

4.4 其他有用的函数

empty()：检查字符串是否为空：

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

clear()：清空字符串内容：

std::string str = "Clear me!";
str.clear();
std::cout << "str: " << str << std::endl; // 输出为空

erase()：删除字符串的部分内容：

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

insert()：在指定位置插入字符串或字符：

std::string str = "Hello World";
str.insert(5, ",");
std::cout << str << std::endl; // 输出: Hello, World

replace():替换字符串的部分内容（前面已示例）。

find_first_of(), find_last_of()：查找字符集合中的任何一个字符。

std::string str = "apple, banana, cherry";
size_t pos = str.find_first_of(", ");
std::cout << "第一个逗号或空格的位置: " << pos << std::endl; // 输出: 5

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5. 高级用法

5.1 字符串流（stringstream）

std::stringstream 是 C++ 标准库中第 <sstream> 头文件提供的一个类，用于在内存中进行字符串的读写操作，类似于文件流。

基本用法示例：

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>

int main() {
    std::stringstream ss;
    ss << "Value: " << 42 << ", " << 3.14;

    std::string result = ss.str();
    std::cout << result << std::endl; // 输出: Value: 42, 3.14

    return 0;
}

从字符串流中读取数据：

// 字符串分割提取数字、字符串
    std::string data = "123 45.67 Hello";
    std::stringstream ss1(data);  //将字符串存入流中
    int a1;
    double b1;
    std::string c;
    ss1 >> a1 >> b1 >> c;
    std::cout << "a1: " << a1 << ", b1: " << b1 << ", c: " << c << std::endl;
    // 输出: a: 123, b: 45.67, c: Hello

5.2 字符串与其他数据类型的转换

将其他类型转换为 std::string：

使用 std::to_string():

// 数字转字符串 to_string
    int num = 100;
    double pi = 3.14159;
    str1 = std::to_string(num);
    str2 = std::to_string(pi);
    std::cout << "str1: " << str1 << ", str2: " << str2 << std::endl;
    // 输出: str1: 100, str2: 3.141590

将 std::string 转换为其他类型：

使用字符串流：

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>

int main() {
    std::string numStr = "256";
    std::string piStr = "3.14";

    int num;
    double pi;

    std::stringstream ss1(numStr);
    ss1 >> num;

    std::stringstream ss2(piStr);
    ss2 >> pi;

    std::cout << "num: " << num << ", pi: " << pi << std::endl;
    // 输出: num: 256, pi: 3.14
    return 0;
}

使用 std::stoi(), std::stod() 等函数（C++11 及以上）：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string numStr = "256";
    std::string piStr = "3.14";

    int num = std::stoi(numStr);
    double pi = std::stod(piStr);

    std::cout << "num: " << num << ", pi: " << pi << std::endl;
    // 输出: num: 256, pi: 3.14
    return 0;
}

这个用法就会简单很多。

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结语：

今日任务是学习string类的一些用法，Fighting!