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Arduino 字符串

在Arduino编程中，字符串（String）是一种用于存储和操作文本数据的数据类型。字符串可以包含字母、数字、符号等字符，是处理文本信息的重要工具。本文将详细介绍Arduino中的字符串数据类型，包括如何创建、操作和使用字符串，并通过实际案例展示其应用场景。

什么是字符串？​

字符串是由一系列字符组成的序列。在Arduino中，字符串可以用于存储文本信息，例如传感器读数、用户输入或输出消息。Arduino提供了两种主要的字符串处理方式：

  1. C风格字符串（字符数组）：这是基于C语言的传统字符串表示方法，使用字符数组（char[]）来存储字符串。
  2. Arduino String类：Arduino提供了一个更高级的String类，它封装了字符串操作的功能，使得字符串处理更加方便。

本文将重点介绍Arduino的String类，因为它更适合初学者使用。

创建字符串​

在Arduino中，可以使用String类来创建字符串。以下是几种常见的创建字符串的方式：

cpp
String str1 = "Hello, Arduino!"; // 直接赋值
String str2 = String(123);       // 将整数转换为字符串
String str3 = String(3.14, 2);   // 将浮点数转换为字符串，保留两位小数

示例代码​

cpp
void setup() {
  Serial.begin(9600);

  String greeting = "Hello, World!";
  Serial.println(greeting);

  String numberStr = String(42);
  Serial.println(numberStr);

  String floatStr = String(3.14159, 3);
  Serial.println(floatStr);
}

void loop() {
  // 空循环
}

输出：

Hello, World!
42
3.142

字符串操作​

Arduino的String类提供了许多方法来操作字符串。以下是一些常用的操作：

1. 连接字符串​

可以使用+运算符或concat()方法来连接字符串。

cpp
String str1 = "Hello";
String str2 = "Arduino";
String result = str1 + " " + str2; // 使用 + 运算符
result.concat("!");                // 使用 concat() 方法

2. 获取字符串长度​

使用length()方法可以获取字符串的长度。

cpp
String str = "Arduino";
int len = str.length(); // len = 7

3. 查找子字符串​

使用indexOf()方法可以查找子字符串的位置。

cpp
String str = "Hello, Arduino!";
int pos = str.indexOf("Arduino"); // pos = 7

4. 截取子字符串​

使用substring()方法可以截取字符串的一部分。

cpp
String str = "Hello, Arduino!";
String subStr = str.substring(7, 14); // subStr = "Arduino"

5. 比较字符串​

使用equals()方法可以比较两个字符串是否相等。

cpp
String str1 = "Arduino";
String str2 = "arduino";
bool isEqual = str1.equals(str2); // isEqual = false

示例代码​

cpp
void setup() {
  Serial.begin(9600);

  String str1 = "Hello";
  String str2 = "Arduino";
  String result = str1 + " " + str2;
  result.concat("!");

  Serial.println(result); // 输出: Hello Arduino!
  Serial.println(result.length()); // 输出: 14

  int pos = result.indexOf("Arduino");
  Serial.println(pos); // 输出: 7

  String subStr = result.substring(7, 14);
  Serial.println(subStr); // 输出: Arduino

  bool isEqual = str1.equals(str2);
  Serial.println(isEqual); // 输出: 0 (false)
}

void loop() {
  // 空循环
}

实际应用案例​

案例1：读取传感器数据并显示​

假设你有一个温度传感器，读取到的温度值需要显示在串口监视器中。你可以使用字符串来格式化输出。

cpp
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  float temperature = readTemperature(); // 假设这是一个读取温度的函数
  String message = "Current Temperature: " + String(temperature) + " C";
  Serial.println(message);
  delay(1000);
}

float readTemperature() {
  // 模拟读取温度值
  return 25.5;
}

输出：

Current Temperature: 25.50 C

案例2：用户输入处理​

假设你有一个项目，用户可以通过串口输入命令来控制LED灯的开关。你可以使用字符串来处理用户输入。

cpp
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    String input = Serial.readString();
    input.trim(); // 去除首尾空白字符

    if (input == "ON") {
      digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
      Serial.println("LED is ON");
    } else if (input == "OFF") {
      digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
      Serial.println("LED is OFF");
    } else {
      Serial.println("Invalid command");
    }
  }
}

输入：

ON

输出：

LED is ON

总结​

Arduino中的字符串是一个强大的工具，能够帮助你处理和操作文本数据。通过String类，你可以轻松地创建、连接、查找、截取和比较字符串。在实际项目中，字符串常用于格式化输出、处理用户输入以及与传感器数据交互。

提示

在使用字符串时，注意内存管理。频繁的字符串操作可能会导致内存碎片，尤其是在处理大量数据时。如果遇到内存问题，可以考虑使用C风格字符串（字符数组）来优化内存使用。

附加资源与练习​

练习1​

编写一个Arduino程序，要求用户通过串口输入他们的名字，然后输出“Hello, [名字]!”。

练习2​

修改温度传感器案例，使其能够显示华氏温度（Fahrenheit）和摄氏温度（Celsius）。

附加资源​

通过本文的学习，你应该已经掌握了Arduino中字符串的基本操作和应用。继续练习和探索，你将能够更熟练地使用字符串来处理各种文本数据。