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!";

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

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'); // "AAAAA"

    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：

str1:
str2: Hello
str3: Hello
str4: Hel
str5: AAAAA

字符串输入与输出

输出字符串：

#include <iostream>
#include <string>

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

3. 字符串操作

常用的字符串操作如下：

3.1 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：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello";
    str.append(", World!");
    std::cout << str << std::endl; // 输出: Hello, World!
    return 0;
}

使用 += 运算符：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Data";
    str += " Structures";
    std::cout << str << std::endl; // 输出: Data Structures
    return 0;
}

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

一些控制字符也是通过ASCII码存储的

使用 ==, !=, <, >, <=, >= 运算符：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string a = "apple";
    std::string b = "banana";

    if (a == b) {
        std::cout << "a 和 b 相等" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "a 和 b 不相等" << std::endl;
    }

    if (a < b) {
        std::cout << "a 在字典序中小于 b" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "a 在字典序中不小于 b" << std::endl;
    }

    return 0;
}

输出：

a 和 b 不相等
a 在字典序中小于 b

3.3 查找与替换

使用 find() 查找子字符串：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string text = "The quick brown fox jumps over the lazy dog.";
    std::string word = "fox";

    size_t pos = text.find(word);
    if (pos != std::string::npos) {
        std::cout << "找到 '" << word << "' 在位置: " << pos << std::endl;
    } else {
        std::cout << "'" << word << "' 未找到。" << std::endl;
    }

    return 0;
}

替换子字符串：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string text = "I like cats.";
    std::string from = "cats";
    std::string to = "dogs";

    size_t pos = text.find(from);
    if (pos != std::string::npos) {
        text.replace(pos, from.length(), to);
        std::cout << "替换后: " << text << std::endl; // 输出: I like dogs.
    } else {
        std::cout << "'" << from << "' 未找到。" << std::endl;
    }

    return 0;
}

3.4 子字符串与切片

使用 substr() 获取子字符串：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello, World!";
    std::string sub = str.substr(7, 5); // 从位置7开始，长度5
    std::cout << sub << std::endl; // 输出: World
    return 0;
}

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。

std::string sub = str.substr(7); // 从位置7开始直到结束
std::cout << sub << std::endl; // 输出: World!

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。

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 (size_t 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）：

#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;
}

输出：

异常捕获: basic_string::at: __n (which is 10) >= this->size() (which is 5)

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!";
    std::transform(str.begin(), str.end(), str.begin(), 
                   [](unsigned char c) { return std::toupper(c); });
    std::cout << str << std::endl; // 输出: HELLO, WORLD!
    return 0;
}

转换为小写：

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

int main() {
    std::string str = "Hello, World!";
    std::transform(str.begin(), str.end(), str.begin(), 
                   [](unsigned char c) { return std::tolower(c); });
    std::cout << str << std::endl; // 输出: hello, world!
    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

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：

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

int main() {
    std::string data = "123 45.67 Hello";
    std::stringstream ss(data);

    int a;
    double b;
    std::string c;

    ss >> a >> b >> c;

    std::cout << "a: " << a << ", b: " << b << ", c: " << c << std::endl;
    // 输出: a: 123, b: 45.67, c: Hello

    return 0;
}

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()：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    int num = 100;
    double pi = 3.14159;

    std::string str1 = std::to_string(num);
    std::string str2 = std::to_string(pi);

    std::cout << "str1: " << str1 << ", str2: " << str2 << std::endl;
    // 输出: str1: 100, str2: 3.141590
    return 0;
}

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;
}

5.3 正则表达式与字符串匹配

C++ 标准库提供了 <regex> 头文件，用于支持正则表达式。

关于正则表达式的规则可以参考菜鸟教程文档https://www.runoob.com/regexp/regexp-syntax.html

基本用法示例：

#include <iostream>
#include <string>
#include <regex>

int main() {
    std::string text = "The quick brown fox jumps over the lazy dog.";
    std::regex pattern(R"(\b\w{5}\b)"); // 匹配所有5个字母的单词

    std::sregex_iterator it(text.begin(), text.end(), pattern);
    std::sregex_iterator end;

    std::cout << "5个字母的单词有:" << std::endl;
    while (it != end) {
        std::cout << (*it).str() << std::endl;
        ++it;
    }

    return 0;
}

输出：

5个字母的单词有:
quick
brown
jumps
leazy

说明：

\b 匹配单词边界。
\w{5} 匹配恰好5个字母的单词。

注意： 使用原始字符串字面值（R"()"）以简化正则表达式的编写。

6. 字符串与 C 风格字符串的转换

6.1 从 C 风格字符串转换为 `std::string`

通过 std::string 的构造函数，可以轻松将 C 风格字符串转换为 std::string。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    const char* cstr = "Hello, C-strings!";
    std::string str(cstr);
    std::cout << str << std::endl; // 输出: Hello, C-strings!
    return 0;
}

6.2 从 `std::string` 转换为 C 风格字符串

使用 c_str() 成员函数，可以获取 C 风格字符串指针。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello, std::string!";
    const char* cstr = str.c_str();
    std::cout << cstr << std::endl; // 输出: Hello, std::string!
    return 0;
}

注意： 返回的指针是只读的，且指向的内存由 std::string 管理，确保在 std::string 对象有效期间使用。

7. 示例项目

示例项目1：简易文本分析器

需求分析：

创建一个程序，接受用户输入的一段文本，并提供以下功能：

统计单词数量
统计每个单词出现的次数
查找指定单词的出现次数
输出最长的单词

代码实现：

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>
#include <map>
#include <algorithm>

int main() {
    std::string text;
    std::cout << "请输入一段文本（结束请输入Ctrl+D/Ctrl+Z）：\n";

    // 读取整段文本
    std::ostringstream oss;
    std::string line;
    while (std::getline(std::cin, line)) {
        oss << line << " ";
    }
    text = oss.str();

    // 使用字符串流分割单词
    std::stringstream ss(text);
    std::string word;
    std::map<std::string, int> wordCount;
    size_t totalWords = 0;
    std::string longestWord;

    while (ss >> word) {
        // 去除标点符号（简单处理）
        word.erase(std::remove_if(word.begin(), word.end(), 
            [](char c) { return ispunct(c); }), word.end());

        // 转为小写
        std::transform(word.begin(), word.end(), word.begin(), ::tolower);

        if (!word.empty()) {
            wordCount[word]++;
            totalWords++;
            if (word.length() > longestWord.length()) {
                longestWord = word;
            }
        }
    }

    std::cout << "\n统计结果:\n";
    std::cout << "总单词数: " << totalWords << std::endl;
    std::cout << "每个单词出现的次数:\n";
    for (const auto& pair : wordCount) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }

    std::cout << "最长的单词: " << longestWord << std::endl;

    // 查找指定单词的出现次数
    std::string searchWord;
    std::cout << "\n请输入要查找的单词: ";
    std::cin >> searchWord;
    // 转为小写
    std::transform(searchWord.begin(), searchWord.end(), searchWord.begin(), ::tolower);
    auto it = wordCount.find(searchWord);
    if (it != wordCount.end()) {
        std::cout << "'" << searchWord << "' 出现了 " << it->second << " 次。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "'" << searchWord << "' 未在文本中找到。" << std::endl;
    }

    return 0;
}

运行示例：

请输入一段文本（结束请输入Ctrl+D/Ctrl+Z）：
Hello, world! Hello C++.
This is a simple text analyzer. Analyzing text is fun.

统计结果:
总单词数: 10
每个单词出现的次数:
hello: 2
world: 1
c: 1
this: 1
is: 2
a: 1
simple: 1
text: 2
analyzer: 1
analyzing: 1
fun: 1
最长的单词: analyzer

请输入要查找的单词: text
'text' 出现了 2 次。

代码解析：

读取用户输入的文本：使用 std::ostringstream 和 std::getline 读取用户输入的多行文本，直到用户输入结束（Ctrl+D 或 Ctrl+Z）。
分割单词并统计：
- 使用 std::stringstream 将文本分割为单词。
- 使用 std::map 存储每个单词出现的次数。
- 计算总单词数和最长单词。
查找指定单词：用户输入要查找的单词，程序查找并输出出现次数。

示例项目2：用户输入验证工具

需求分析：

编写一个程序，接受用户输入的电子邮件地址，并验证其格式是否正确。简单的验证标准：

包含一个 @ 符号
@ 后面有一个 . 符号
不包含空格

代码实现：

#include <iostream>
#include <string>
#include <regex>

bool isValidEmail(const std::string& email) {
    // 简单的正则表达式，匹配基本的邮件格式
    const std::regex pattern(R"((\w+)(\.?\w+)*@(\w+)(\.\w+)+)");
    return std::regex_match(email, pattern);
}

int main() {
    std::string email;
    std::cout << "请输入您的电子邮件地址: ";
    std::cin >> email;

    if (isValidEmail(email)) {
        std::cout << "电子邮件地址有效。" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "电子邮件地址无效。" << std::endl;
    }

    return 0;
}

运行示例：

请输入您的电子邮件地址: user@example.com
电子邮件地址有效。

请输入您的电子邮件地址: userexample.com
电子邮件地址无效。

代码解析：

定义验证函数 isValidEmail：
- 使用正则表达式 (\w+)(\.?\w+)*@(\w+)(\.\w+)+ 来匹配基本的邮箱格式。
- 该正则表达式匹配如下部分：
  - 用户名部分：由字母数字字符组成，可以包含点号。
  - @ 符号。
  - 域名部分：由字母数字字符组成，至少包含一个点号后跟字母数字字符。
主函数：
- 提示用户输入邮箱地址。
- 调用 isValidEmail 函数进行验证，并输出结果。

注意： 这个正则表达式只是一个基础的验证，实际应用中可能需要更复杂的正则表达式来处理更多的邮件格式。

string类用法

1. 引言

什么是字符串？

C 风格字符串 vs `std::string`

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

3.1 拼接与连接

3.2 比较字符串

3.3 查找与替换

3.4 子字符串与切片

4. 字符串的常用成员函数

4.1 长度与容量

4.2 访问字符

4.3 转换大小写

4.4 其他有用的函数

5. 高级用法

5.1 字符串流（`stringstream`）

5.2 字符串与其他数据类型的转换

5.3 正则表达式与字符串匹配

6. 字符串与 C 风格字符串的转换

6.1 从 C 风格字符串转换为 `std::string`

6.2 从 `std::string` 转换为 C 风格字符串

7. 示例项目

示例项目1：简易文本分析器

示例项目2：用户输入验证工具

results matching ""

No results matching ""

1. 引言

什么是字符串？

C 风格字符串 vs std::string

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

3.1 拼接与连接

3.2 比较字符串

3.3 查找与替换

3.4 子字符串与切片

4. 字符串的常用成员函数

4.1 长度与容量

4.2 访问字符

4.3 转换大小写

4.4 其他有用的函数

5. 高级用法

5.1 字符串流（stringstream）

5.2 字符串与其他数据类型的转换

5.3 正则表达式与字符串匹配

6. 字符串与 C 风格字符串的转换

6.1 从 C 风格字符串转换为 std::string

6.2 从 std::string 转换为 C 风格字符串

7. 示例项目

示例项目1：简易文本分析器

示例项目2：用户输入验证工具

results matching ""

No results matching ""

C 风格字符串 vs `std::string`

2. `std::string` 基础

5.1 字符串流（`stringstream`）

6.1 从 C 风格字符串转换为 `std::string`

6.2 从 `std::string` 转换为 C 风格字符串