C++ 字符串流
字符串流简介
字符串流(stringstream)是C++标准库中的一个强大组件，允许我们像操作输入输出流一样操作字符串。它提供了一种在内存中执行I/O操作的机制，使我们能够将字符串转换为其他数据类型，或者将其他数据类型转换为字符串。
字符串流定义在<sstream>头文件中，主要包含以下三个类：
istringstream: 输入字符串流，用于从字符串中读取数据ostringstream: 输出字符串流，用于向字符串中写入数据stringstream: 输入输出字符串流，兼具以上两种功能
提示
字符串流实际上是将字符串作为一个流，这样就可以使用标准的流操作符(<<和>>)来进行数据操作。这为我们提供了一种类似于文件I/O的方式来处理字符串。
包含字符串流所需的头文件
使用字符串流需要包含<sstream>头文件：
cpp
#include <sstream>
#include <string>
#include <iostream>
基本用法
stringstream的创建与使用
创建一个stringstream对象很简单：
cpp
#include <sstream>
#include <string>
#include <iostream>
int main() {
// 创建一个空的字符串流
std::stringstream ss;
// 向字符串流中插入数据
ss << "Hello" << " " << "World" << " " << 2023;
// 从字符串流中获取字符串
std::string result = ss.str();
std::cout << "字符串流内容: " << result << std::endl;
return 0;
}
输出：
字符串流内容: Hello World 2023
使用stringstream进行类型转换
字符串流最常见的用途之一是在不同数据类型间进行转换：
数值转字符串
cpp
#include <sstream>
#include <string>
#include <iostream>
int main() {
int number = 42;
double pi = 3.14159;
std::stringstream ss;
ss << "整数: " << number << ", 浮点数: " << pi;
std::string result = ss.str();
std::cout << result << std::endl;
return 0;
}
输出：
整数: 42, 浮点数: 3.14159
字符串转数值
cpp
#include <sstream>
#include <string>
#include <iostream>
int main() {
std::string data = "123 456.789";
std::stringstream ss(data);
int integer;
double decimal;
ss >> integer >> decimal;
std::cout << "整数部分: " << integer << std::endl;
std::cout << "小数部分: " << decimal << std::endl;
return 0;
}
输出：
整数部分: 123
小数部分: 456.789
stringstream的高级操作
清空与重用字符串流
当我们想要重用同一个stringstream对象时，可以使用clear()方法清除错误状态，使用str("")方法清空内容：
cpp
#include <sstream>
#include <string>
#include <iostream>
int main() {
std::stringstream ss;
// 第一次使用
ss << "第一次使用";
std::cout << ss.str() << std::endl;
// 清空和重置
ss.str(""); // 清空内容
ss.clear(); // 清除状态标志
// 第二次使用
ss << "第二次使用";
std::cout << ss.str() << std::endl;
return 0;
}
输出：
第一次使用
第二次使用
格式控制
我们可以像使用cout一样，对stringstream应用格式控制：
cpp
#include <sstream>
#include <string>
#include <iostream>
#include <iomanip> // 格式控制需要这个头文件
int main() {
std::stringstream ss;
double value = 3.14159265359;
ss << "默认: " << value << std::endl;
ss << "精确到2位小数: " << std::fixed << std::setprecision(2) << value << std::endl;
ss << "科学计数法: " << std::scientific << value << std::endl;
ss << "十六进制: " << std::hex << std::uppercase << static_cast<int>(value) << std::endl;
std::cout << ss.str();
return 0;
}
输出：
默认: 3.14159
精确到2位小数: 3.14
科学计数法: 3.14e+00
十六进制: 3
istringstream和ostringstream
使用istringstream进行输入操作
istringstream专门用于从字符串中读取数据：
cpp
#include <sstream>
#include <string>
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::string input = "apple orange banana";
std::istringstream iss(input);
std::string fruit;
std::vector<std::string> fruits;
while (iss >> fruit) {
fruits.push_back(fruit);
}
std::cout << "水果清单：" << std::endl;
for (const auto& f : fruits) {
std::cout << "- " << f << std::endl;
}
return 0;
}
输出：
水果清单：
- apple
- orange
- banana
使用ostringstream进行输出操作
ostringstream专门用于向字符串中写入数据：
cpp
#include <sstream>
#include <string>
#include <iostream>
int main() {
std::ostringstream oss;
oss << "姓名: " << "张三" << std::endl;
oss << "年龄: " << 25 << std::endl;
oss << "职业: " << "软件工程师" << std::endl;
std::string profile = oss.str();
std::cout << "个人信息：\n" << profile;
return 0;
}
输出：
个人信息：
姓名: 张三
年龄: 25
职业: 软件工程师
实际应用场景
场景一：CSV数据处理
字符串流在处理CSV(逗号分隔值)格式数据时非常有用：
cpp
#include <sstream>
#include <string>
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::string csvLine = "张三,25,北京,软件工程师";
std::istringstream iss(csvLine);
std::string token;
std::vector<std::string> data;
while (std::getline(iss, token, ',')) {
data.push_back(token);
}
std::cout << "姓名: " << data[0] << std::endl;
std::cout << "年龄: " << data[1] << std::endl;
std::cout << "城市: " << data[2] << std::endl;
std::cout << "职业: " << data[3] << std::endl;
return 0;
}
输出：
姓名: 张三
年龄: 25
城市: 北京
职业: 软件工程师
场景二：日志格式化
在开发日志系统时，字符串流可以很方便地格式化各种数据：
cpp
#include <sstream>
#include <string>
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <iomanip>
std::string getCurrentTimeStamp() {
auto now = std::time(nullptr);
auto tm = *std::localtime(&now);
std::ostringstream oss;
oss << std::put_time(&tm, "%Y-%m-%d %H:%M:%S");
return oss.str();
}
void logMessage(const std::string& level, const std::string& message) {
std::stringstream ss;
ss << "[" << getCurrentTimeStamp() << "] [" << level << "] " << message;
std::cout << ss.str() << std::endl;
}
int main() {
logMessage("INFO", "程序启动");
logMessage("WARNING", "磁盘空间不足");
logMessage("ERROR", "无法连接到数据库，错误代码: " + std::to_string(404));
return 0;
}
输出（时间戳会根据当前时间变化）：
[2023-09-15 10:45:30] [INFO] 程序启动
[2023-09-15 10:45:30] [WARNING] 磁盘空间不足
[2023-09-15 10:45:30] [ERROR] 无法连接到数据库，错误代码: 404
场景三：字符串解析与验证
字符串流可以用于验证输入是否符合某种格式：
cpp
#include <sstream>
#include <string>
#include <iostream>
bool isValidInteger(const std::string& str) {
std::istringstream iss(str);
int num;
iss >> num;
// 检查是否成功读取了一个整数，并且已到达字符串末尾
return !iss.fail() && iss.eof();
}
int main() {
std::string test1 = "123";
std::string test2 = "123abc";
std::string test3 = "abc";
std::string test4 = "123.45";
std::cout << test1 << " 是有效整数? " << (isValidInteger(test1) ? "是" : "否") << std::endl;
std::cout << test2 << " 是有效整数? " << (isValidInteger(test2) ? "是" : "否") << std::endl;
std::cout << test3 << " 是有效整数? " << (isValidInteger(test3) ? "是" : "否") << std::endl;
std::cout << test4 << " 是有效整数? " << (isValidInteger(test4) ? "是" : "否") << std::endl;
return 0;
}
输出：
123 是有效整数? 是
123abc 是有效整数? 否
abc 是有效整数? 否
123.45 是有效整数? 否
字符串流的性能考虑
虽然字符串流非常方便，但在处理大量数据或性能敏感的应用中，我们需要注意以下几点：
- 字符串流会进行动态内存分配，可能比直接的字符串操作慢
- 频繁创建和销毁字符串流对象会增加开销
- 对于简单的数字转换，
std::to_string和std::stoi等函数可能更高效
警告
在性能关键的应用中，考虑重用字符串流对象而不是反复创建新的对象。
总结
字符串流是C++中处理字符串的强大工具，它将流操作的灵活性带入字符串处理，使我们能够：
- 轻松地在不同数据类型之间转换
- 使用熟悉的流操作符(
<<和>>)来处理字符串 - 应用格式控制来精确控制输出格式
- 解析复杂的文本数据
字符串流在实际开发中有广泛的应用，特别是在需要格式化、解析或验证字符串数据的场景中。掌握字符串流的使用将极大地提高你处理文本数据的能力。
练习
- 编写一个程序，使用字符串流将用户输入的一组数字（以空格分隔）转换为整数，并计算它们的平均值。
- 实现一个函数，使用字符串流将整数转换为其罗马数字表示（例如，58 -> "LVIII"）。
- 创建一个简单的计算器程序，使用字符串流解析类似"5 + 3 * 2"的表达式并计算结果。
- 编写一个程序，使用字符串流格式化一个表格，确保各列对齐。
通过这些练习，你将能够更熟练地运用字符串流来解决实际问题，提升你的C++编程技能。