【16. 深入理解 C++ 字符串】

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前言

C++ 提供了两种主要的字符串表示形式：C 风格字符串 和 C++ 的 string 类。本文将从两者的概念、用法以及各自的特性入手，详细解读它们的应用场景，并通过创新示例和读者常见疑问为你提供深入的理解。

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C 风格字符串

C 风格字符串来源于 C 语言，其本质是一维字符数组，以空字符 \0 结尾。由于其简单、直接，至今在 C++ 中仍然广泛使用。

声明与初始化

以下代码展示了两种等价的字符串声明方式：

#include 
using namespace std;

int main() {
    char site1[7] = {'R', 'U', 'N', 'O', 'O', 'B', '\0'};
    char site2[] = "RUNOOB";

    cout << "Site 1: " << site1 << endl;
    cout << "Site 2: " << site2 << endl;

    return 0;
}

输出结果

Site 1: RUNOOB
Site 2: RUNOOB

注意：site2 的初始化自动在末尾添加了空字符 \0。而如果手动省略空字符（如 {'C', '+', '+'}），则无法正确表示字符串。

常用函数

C 风格字符串有许多函数可用，以下是常见的操作：

函数	功能
strcpy(s1, s2)	将字符串 s2 复制到 s1 中
strcat(s1, s2)	将字符串 s2 连接到 s1 末尾
strlen(s1)	返回字符串 s1 的长度
strcmp(s1, s2)	比较 s1 和 s2 的内容，相等返回 0
strchr(s1, ch)	找到 s1 中字符 ch 的首次出现位置
strstr(s1, s2)	找到 s1 中子串 s2 的首次出现位置

示例

#include 
#include 
using namespace std;

int main() {
    char str1[20] = "runoob";
    char str2[20] = "example";
    char str3[20];

    // 复制字符串
    strcpy(str3, str1);
    cout << "After strcpy: " << str3 << endl;

    // 连接字符串
    strcat(str1, str2);
    cout << "After strcat: " << str1 << endl;

    // 计算长度
    cout << "Length of str1: " << strlen(str1) << endl;

    return 0;
}

输出结果

After strcpy: runoob
After strcat: runoobexample
Length of str1: 13

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C++ 的 string 类

string 类由 C++ 标准库提供，它弥补了 C 风格字符串的不足，为字符串操作提供了更加灵活和强大的支持。

核心特性

• 动态管理内存，无需手动处理 \0。
• 提供了丰富的成员函数，如 append、insert、replace 等。
• 支持操作符重载，方便字符串操作。

示例

#include 
#include 
using namespace std;

int main() {
    string str1 = "runoob";
    string str2 = "example";
    string str3;

    // 复制字符串
    str3 = str1;
    cout << "str3: " << str3 << endl;

    // 拼接字符串
    str3 = str1 + str2;
    cout << "str1 + str2: " << str3 << endl;

    // 获取长度
    cout << "Length of str3: " << str3.size() << endl;

    return 0;
}

输出结果

str3: runoob
str1 + str2: runoobexample
Length of str3: 13

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常用成员函数

以下是 string 类常用操作的简要说明：

方法	功能
append	在末尾添加字符或字符串
find	查找子字符串首次出现的位置
replace	替换指定范围内的子字符串
substr	提取子字符串
size/length	返回字符串长度

示例：复杂操作

#include 
#include 
using namespace std;

int main() {
    string url = "www.example.com";

    // 拼接
    url.append("/C++");
    cout << "Appended URL: " << url << endl;

    // 查找并删除子串
    size_t pos = url.find("/C++");
    if (pos != string::npos) {
        url.replace(pos, 4, ""); // 删除子串
    }
    cout << "Modified URL: " << url << endl;

    // 提取子域名
    size_t firstDot = url.find_first_of(".");
    size_t lastDot = url.find_last_of(".");
    cout << "Subdomain: " << url.substr(firstDot + 1, lastDot - firstDot - 1) << endl;

    return 0;
}

输出结果

Appended URL: www.example.com/C++
Modified URL: www.example.com
Subdomain: example

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sizeof vs strlen

两者虽然都与字符串相关，但功能和使用场景完全不同：

比较项	sizeof	strlen
定义	操作符，计算类型或对象所占内存大小	函数，计算字符串长度（不含 \0）
编译时 vs 运行时	编译时计算	运行时计算
参数	类型或变量	仅限以 \0 结尾的 C 风格字符串
结果	返回数组所占总内存大小，包括 \0	返回字符串实际字符数，不含 \0

示例

#include 
using namespace std;

int main() {
    char str[20] = "0123456789";

    cout << "strlen: " << strlen(str) << endl; // 长度，不含 \0
    cout << "sizeof: " << sizeof(str) << endl; // 总大小，含 \0

    return 0;
}

输出结果

strlen: 10
sizeof: 20

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总结

• C 风格字符串 适合轻量级、简单的操作，但需要开发者处理内存和边界。
• C++ 的 string 类 提供了更强大的功能，推荐在现代 C++ 中使用。
• sizeof 用于计算内存占用，strlen 用于计算字符串长度，需根据场景正确选择。

掌握字符串操作的多样性和细节，可以让你的代码更加灵活、健壮！

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