C++ 字符串初始化
引言
在C++编程中，字符串是最常用的数据类型之一，用于存储和操作文本数据。与许多其他编程语言不同，C++提供了多种方式来初始化和操作字符串。本文将详细介绍C++中字符串初始化的各种方法，包括C风格字符串和C++标准库中的std::string类。
C++ 中的字符串类型
在C++中，主要有两种表示字符串的方式：
- C风格字符串：由字符数组表示，以空字符
'\0'结尾 - C++标准库字符串：使用
std::string类，提供更多便捷的操作
C风格字符串初始化
C风格字符串本质上是字符数组，以空字符('\0')结尾。
1. 使用字符数组初始化
cpp
#include <iostream>
int main() {
// 方法1：声明并初始化
char greeting1[] = "Hello World";
// 方法2：明确指定数组大小（需要考虑空字符）
char greeting2[12] = "Hello World";
// 方法3：逐字符初始化（最后一个字符必须是空字符）
char greeting3[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
// 输出结果
std::cout << "greeting1: " << greeting1 << std::endl;
std::cout << "greeting2: " << greeting2 << std::endl;
std::cout << "greeting3: " << greeting3 << std::endl;
return 0;
}
输出结果：
greeting1: Hello World
greeting2: Hello World
greeting3: Hello
警告
当使用逐字符初始化时，务必在字符串末尾添加空字符'\0'，否则会导致未定义行为。
2. 使用指针初始化
cpp
#include <iostream>
int main() {
// 方法1：使用字符串字面量直接初始化指针
const char* str1 = "Hello World";
// 方法2：先初始化数组，再赋值给指针
char arr[] = "Hello C++";
const char* str2 = arr;
std::cout << "str1: " << str1 << std::endl;
std::cout << "str2: " << str2 << std::endl;
return 0;
}
输出结果：
str1: Hello World
str2: Hello C++
注意
当使用字符串字面量初始化字符指针时，应该使用const char*，因为字符串字面量存储在只读内存区域。
std::string类初始化
C++标准库提供的std::string类使得字符串处理更加方便和安全。使用前需要包含<string>头文件。
1. 基本初始化方法
cpp
#include <iostream>
#include <string>
int main() {
// 方法1：默认构造函数（空字符串）
std::string s1;
// 方法2：从C风格字符串初始化
std::string s2 = "Hello World";
// 方法3：使用构造函数
std::string s3("C++ Programming");
// 方法4：复制构造
std::string s4 = s3;
// 方法5：使用std::string::assign()
std::string s5;
s5.assign("Learning C++");
// 输出结果
std::cout << "s1: " << s1 << std::endl;
std::cout << "s2: " << s2 << std::endl;
std::cout << "s3: " << s3 << std::endl;
std::cout << "s4: " << s4 << std::endl;
std::cout << "s5: " << s5 << std::endl;
return 0;
}
输出结果：
s1:
s2: Hello World
s3: C++ Programming
s4: C++ Programming
s5: Learning C++
2. 高级初始化方法
cpp
#include <iostream>
#include <string>
int main() {
// 方法1：重复字符初始化
std::string stars(10, '*'); // 创建包含10个*的字符串
// 方法2：从C风格字符串的一部分初始化
const char* phrase = "The quick brown fox";
std::string part(phrase, 4); // 取前4个字符
// 方法3：从另一个std::string的子串初始化
std::string sentence = "Programming is fun";
std::string word(sentence, 0, 11); // 从索引0开始，取11个字符
// 方法4：从字符数组初始化
char charArray[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
std::string greeting(charArray);
// 输出结果
std::cout << "stars: " << stars << std::endl;
std::cout << "part: " << part << std::endl;
std::cout << "word: " << word << std::endl;
std::cout << "greeting: " << greeting << std::endl;
return 0;
}
输出结果：
stars: **********
part: The
word: Programming
greeting: Hello
C++ 11及更高版本的字符串初始化
C++11引入了新的初始化语法，使字符串初始化更加简洁。
cpp
#include <iostream>
#include <string>
int main() {
// 使用花括号初始化
std::string s1{"Hello C++11"};
// 使用auto关键字和初始化列表
auto s2 = std::string{"Modern C++"};
// 移动语义初始化（C++11）
std::string temp = "Temporary String";
std::string s3 = std::move(temp); // temp现在为空
// 输出结果
std::cout << "s1: " << s1 << std::endl;
std::cout << "s2: " << s2 << std::endl;
std::cout << "s3: " << s3 << std::endl;
std::cout << "temp after move: " << temp << std::endl; // temp可能为空或未定义状态
return 0;
}
输出结果：
s1: Hello C++11
s2: Modern C++
s3: Temporary String
temp after move:
实际应用案例
案例1：用户输入处理
cpp
#include <iostream>
#include <string>
int main() {
std::string firstName;
std::string lastName;
std::cout << "请输入您的名字: ";
std::getline(std::cin, firstName);
std::cout << "请输入您的姓氏: ";
std::getline(std::cin, lastName);
// 使用字符串初始化创建全名
std::string fullName = firstName + " " + lastName;
std::cout << "您的全名是: " << fullName << std::endl;
std::cout << "全名长度: " << fullName.length() << " 个字符" << std::endl;
return 0;
}
输入示例：
请输入您的名字: John
请输入您的姓氏: Doe
输出结果：
您的全名是: John Doe
全名长度: 8 个字符
案例2：文本处理程序
cpp
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
int main() {
// 初始化一段文本
std::string text = "The quick brown fox jumps over the lazy dog";
// 查找子字符串
std::string searchWord = "fox";
size_t position = text.find(searchWord);
if (position != std::string::npos) {
std::cout << "找到 '" << searchWord << "' 在位置: " << position << std::endl;
// 替换子字符串
text.replace(position, searchWord.length(), "cat");
}
// 转换为大写
std::string uppercaseText = text;
std::transform(uppercaseText.begin(), uppercaseText.end(),
uppercaseText.begin(), ::toupper);
// 显示处理结果
std::cout << "替换后的文本: " << text << std::endl;
std::cout << "大写转换: " << uppercaseText << std::endl;
return 0;
}
输出结果：
找到 'fox' 在位置: 16
替换后的文本: The quick brown cat jumps over the lazy dog
大写转换: THE QUICK BROWN CAT JUMPS OVER THE LAZY DOG
字符串初始化性能比较
不同的字符串初始化方法在性能上有所差异。下面是一个简单的比较：
总结
C++提供了多种字符串初始化的方式，从传统的C风格字符串到现代的std::string类。初学者应该掌握：
- C风格字符串是字符数组，必须以空字符结尾
std::string类提供了更安全、更便捷的字符串处理方式- C++11及更高版本提供了更现代的初始化语法
在实际项目中，除特殊情况外，一般推荐使用std::string，因为它具有内存管理自动化、安全性高、提供丰富的操作方法等优势。
练习
- 编写程序，使用不同的初始化方式创建5个字符串，并显示它们的内容和长度
- 创建一个函数，接受C风格字符串，将其转换为
std::string，并返回字符串的反转版本 - 编写一个简单的程序，从用户获取文本输入，并统计其中的元音字母数量
- 尝试比较C风格字符串和
std::string在字符串连接操作上的使用差异
进一步学习资源
- C++ Reference - std::string
- C++ Core Guidelines - String
- 《Effective C++》第三版，Scott Meyers著
- 《C++ Primer》第五版，Stanley B. Lippman著