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C++ 字符串声明

介绍​

在C++编程中，字符串是最常用的数据类型之一，用于存储和处理文本数据。C++提供了多种处理字符串的方式，从C风格字符串到现代C++的std::string类。本文将详细介绍C++中字符串的声明方式，帮助初学者掌握这一基础而重要的概念。

C++ 中的字符串类型​

C++中主要有两种表示字符串的方式：

  1. C风格字符串：源自C语言，本质是字符数组，以空字符'\0'结尾
  2. C++ string类：定义在<string>头文件中，提供了更丰富、更安全的字符串操作功能

C风格字符串声明​

C风格字符串实际上是字符数组，末尾有一个空字符'\0'作为结束标志。

基本声明方式​

cpp
// 方法1：声明并初始化字符数组
char greeting[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};

// 方法2：使用字符串字面量（自动添加'\0'）
char message[] = "Hello";

// 方法3：指定大小（确保足够容纳字符串和结束符'\0'）
char text[10] = "Hello";

示例代码​

cpp
#include <iostream>

int main() {
    // 不同的C风格字符串声明
    char greeting[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
    char message[] = "Hello";
    char text[10] = "Hello";
    
    // 输出字符串
    std::cout << "greeting: " << greeting << std::endl;
    std::cout << "message: " << message << std::endl;
    std::cout << "text: " << text << std::endl;
    
    return 0;
}

输出：

greeting: Hello
message: Hello
text: Hello
注意

C风格字符串必须以'\0'结尾，否则会导致不可预期的行为！当使用字符串字面量初始化时，编译器会自动添加这个结束符。

std::string类声明​

C++的std::string类提供了更安全、更灵活的字符串处理方式，是现代C++推荐使用的字符串类型。

基本声明方式​

cpp
#include <string>

// 方法1：默认构造函数（创建空字符串）
std::string str1;

// 方法2：使用字符串字面量初始化
std::string str2 = "Hello";
std::string str3("Hello");  // 另一种初始化语法

// 方法3：复制构造
std::string str4 = str3;

// C++11起的列表初始化
std::string str5 = {"Hello"};

// 从C风格字符串构造
char cstr[] = "Hello";
std::string str6(cstr);

示例代码​

cpp
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 基本声明示例
    std::string empty;
    std::string hello = "Hello";
    std::string world("World");
    std::string copy = hello;
    
    // 输出各种字符串
    std::cout << "empty: \"" << empty << "\"" << std::endl;
    std::cout << "hello: " << hello << std::endl;
    std::cout << "world: " << world << std::endl;
    std::cout << "copy: " << copy << std::endl;
    
    // 检查字符串长度
    std::cout << "hello长度: " << hello.length() << std::endl;
    
    // 字符串拼接
    std::string greeting = hello + " " + world + "!";
    std::cout << "greeting: " << greeting << std::endl;
    
    return 0;
}

输出：

empty: ""
hello: Hello
world: World
copy: Hello
hello长度: 5
greeting: Hello World!

std::string的更多声明方式​

std::string类提供了丰富的构造函数，可以满足各种初始化需求：

cpp
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 1. 使用重复字符初始化
    std::string stars(10, '*');  // 创建包含10个星号的字符串
    
    // 2. 使用子字符串初始化
    std::string message = "Hello World";
    std::string sub = message.substr(0, 5);  // 提取"Hello"
    
    // 3. 从C风格字符串的一部分初始化
    char text[] = "C++ Programming";
    std::string lang(text, 4);  // 取前4个字符："C++ "
    
    // 4. 从其他string的一部分初始化
    std::string programming = "Programming";
    std::string prog(programming, 0, 4);  // 从索引0开始取4个字符："Prog"
    
    // 输出所有字符串
    std::cout << "stars: " << stars << std::endl;
    std::cout << "sub: " << sub << std::endl;
    std::cout << "lang: " << lang << std::endl;
    std::cout << "prog: " << prog << std::endl;
    
    return 0;
}

输出：

stars: **********
sub: Hello
lang: C++ 
prog: Prog

std::string与C风格字符串的转换​

有时候需要在两种字符串表示之间进行转换，尤其是在调用一些需要C风格字符串的API时。

将std::string转换为C风格字符串​

cpp
#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>

int main() {
    std::string cppStr = "Hello C++";
    
    // 方法1：c_str()方法（最常用）
    const char* cstr1 = cppStr.c_str();
    
    // 方法2：data()方法
    const char* cstr2 = cppStr.data();
    
    // 输出结果
    std::cout << "原始string: " << cppStr << std::endl;
    std::cout << "通过c_str(): " << cstr1 << std::endl;
    std::cout << "通过data(): " << cstr2 << std::endl;
    
    return 0;
}

输出：

原始string: Hello C++
通过c_str(): Hello C++
通过data(): Hello C++
注意

从C++11起，data()和c_str()都保证返回以空字符结尾的字符数组，但在早期版本中data()不保证以空字符结尾。 此外，这两个方法返回的是指向string内部缓冲区的指针，如果原string被修改，指针指向的内容也会改变。

将C风格字符串转换为std::string​

cpp
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // C风格字符串
    const char* cstr = "Hello C";
    
    // 转换为std::string
    std::string cppStr = cstr;  // 直接赋值即可
    
    // 输出结果
    std::cout << "原始C字符串: " << cstr << std::endl;
    std::cout << "转换后的string: " << cppStr << std::endl;
    
    return 0;
}

输出：

原始C字符串: Hello C
转换后的string: Hello C

字符串声明的实际应用场景​

用户输入处理​

cpp
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string name;
    
    std::cout << "请输入您的姓名: ";
    std::getline(std::cin, name);  // 读取整行，包括空格
    
    std::string greeting = "欢迎您，" + name + "！";
    std::cout << greeting << std::endl;
    
    return 0;
}

可能的输出：

请输入您的姓名: 张三
欢迎您，张三！

字符串处理​

cpp
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 声明并初始化文件路径
    std::string filePath = "/home/user/documents/report.txt";
    
    // 提取文件名
    size_t lastSlash = filePath.find_last_of('/');
    std::string fileName = filePath.substr(lastSlash + 1);
    
    // 提取文件扩展名
    size_t lastDot = fileName.find_last_of('.');
    std::string extension;
    if (lastDot != std::string::npos) {
        extension = fileName.substr(lastDot);
    }
    
    // 输出结果
    std::cout << "完整路径: " << filePath << std::endl;
    std::cout << "文件名: " << fileName << std::endl;
    std::cout << "扩展名: " << extension << std::endl;
    
    return 0;
}

输出：

完整路径: /home/user/documents/report.txt
文件名: report.txt
扩展名: .txt

多语言支持​

cpp
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 支持Unicode字符的字符串（在支持UTF-8的环境中）
    std::string chineseGreeting = "你好，世界！";
    std::string russianGreeting = "Привет, мир!";
    std::string japaneseGreeting = "こんにちは世界！";
    
    // 输出不同语言的问候语
    std::cout << "中文问候: " << chineseGreeting << std::endl;
    std::cout << "俄语问候: " << russianGreeting << std::endl;
    std::cout << "日语问候: " << japaneseGreeting << std::endl;
    
    return 0;
}
提示

在Windows环境中，可能需要设置控制台代码页以正确显示Unicode字符。在Linux/macOS环境中通常默认支持UTF-8。

字符串常量和字面量​

C++11引入了多种字符串字面量前缀，用于指定字符串的类型：

cpp
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 普通字符串字面量
    const char* normalStr = "Hello";
    
    // u8前缀：UTF-8编码（C++20前与普通字符串相同）
    const char* utf8Str = u8"Hello";
    
    // u前缀：UTF-16编码
    const char16_t* utf16Str = u"Hello";
    
    // U前缀：UTF-32编码
    const char32_t* utf32Str = U"Hello";
    
    // L前缀：宽字符串
    const wchar_t* wideStr = L"Hello";
    
    // R前缀：原始字符串，忽略转义序列
    const char* rawStr = R"(C:\Program Files\App)";
    
    // 输出普通字符串和原始字符串
    std::cout << "普通字符串: " << normalStr << std::endl;
    std::cout << "原始字符串: " << rawStr << std::endl;
    
    return 0;
}

输出：

普通字符串: Hello
原始字符串: C:\Program Files\App

总结​

本文详细介绍了C++中的字符串声明方式：

  1. C风格字符串

    • 本质是字符数组，以'\0'结尾
    • 可以通过字符数组或字符串字面量声明
    • 操作较为繁琐且容易出错

  2. std::string类

    • 现代C++推荐使用的字符串类型
    • 提供丰富的构造方式和操作方法
    • 自动管理内存，使用更安全
    • 支持字符串拼接、查找、替换等复杂操作

  3. 两者之间的转换

    • c_str()和data()方法转换为C风格字符串
    • 直接赋值可将C风格字符串转换为std::string

  4. 字符串字面量

    • 多种前缀支持不同编码和特性

对于初学者来说，建议优先使用std::string类，它提供了更安全、更直观的字符串处理方式，并且与C++标准库的其他组件能够良好地协同工作。只有在特定场景下（如需要与C API交互）才需要使用C风格字符串。

练习​

  1. 编写程序，声明一个std::string变量并初始化为你的全名，然后分别输出姓和名
  2. 声明一个C风格字符串和一个std::string，内容相同，比较它们的使用区别
  3. 编写程序，将用户输入的多行文本存储在string中，直到用户输入空行为止
  4. 实现一个函数，统计给定string中某个字符出现的次数

扩展资源​