C++ 字符串与字符数组 详解

作者: 分类: 默认分类 时间: 2018-09-07 评论: 暂无评论

在C++中,有两种类型的字符串表示形式:

  • C-风格字符串
  • C++引入的string类

C-风格字符串

C 风格的字符串起源于 C 语言,并在 C++ 中继续得到支持。字符串实际上是使用 null 字符 ‘\0’ 终止的一维字符数组。因此,一个以 null 结尾的字符串,包含了组成字符串的字符。
下面的声明和初始化创建了一个 “Hello” 字符串。由于在数组的末尾存储了空字符,所以字符数组的大小比单词 “Hello” 的字符数多一个。

char greeting[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
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其实,您不需要把 null 字符放在字符串常量的末尾。C++ 编译器会在初始化数组时,自动把 ‘\0’ 放在字符串的末尾。所以也可以利用下面的形式进行初始化

char greeting[] = "Hello";
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以下是 C/C++ 中定义的字符串的内存表示:
这里写图片描述
C++ 中有大量的函数用来操作以 null 结尾的字符串:

序号 函数 功能
1 strcpy(s1,s2) 复制字符串 s2 到字符串 s1
2 strcat(s1,s2) 连接字符串 s2 到字符串 s1 的末尾
3 strlen(s1) 返回字符串 s1 的长度
4 strcmp(s1,s2) 返回s1与s2的比较结果
5 strchr(s1,ch) 返回一个指针,指向字符串s1中字符ch的第一次出现的位置
6 strstr(s1,s2) 返回一个指针,指向字符串s1中s2的第一次出现的位置

C++ 中的 String 类

C++ 标准库提供了 string 类类型,支持上述所有的操作,另外还增加了其他更多的功能。比如:

  • append() – 在字符串的末尾添加字符
  • find() – 在字符串中查找字符串
  • insert() – 插入字符
  • length() – 返回字符串的长度
  • replace() – 替换字符串
  • substr() – 返回某个子字符串

4种字符串类型

C++中的字符串一般有以下四种类型,

  • string

  • char*

  • const char*
  • char[]

下面分别做简单介绍,并说明其中的一些区别

string

string是一个C++类库中的一个类,它位于名称空间std中,因此必须使用using编译指令或者std::string来引用它。它包含了对字符串的各种常用操作,它较char*的优势是内容可以动态拓展,以及对字符串操作的方便快捷,用+号进行字符串的连接是最常用的操作

char*

char* 是指向字符串的指针(其实严格来说,它是指向字符串的首个字母),你可以让它指向一串常量字符串。

const char*

该声明指出,指针指向的是一个const char类型,即不能通过当前的指针对字符串的内容作出修改

注意这里有两个概念:

  • char * const [指向字符的静态指针]
  • const char * [指向静态字符的指针]

前者const修饰的是指针,代表不能改变指针
后者const修饰的是char,代表字符不能改变,但是指针可以变,也就是说该指针可以指针其他的const char。

char[]

与char*与许多相同点,代表字符数组,可以对应一个字符串,如

char * a="string1";
char b[]="string2";

这里a是一个指向char变量的指针,b则是一个char数组(字符数组)
也就是说:

二者的不同点

一,char*是变量,值可以改变, char[]是常量,值不能改变!
a是一个char型指针变量,其值(指向)可以改变;
b是一个char型数组的名字,也是该数组首元素的地址,是常量,其值不可以改变

二,char[]对应的内存区域总是可写,char*指向的区域有时可写,有时只读
比如:

char * a="string1";
char b[]="string2";
gets(a); //试图将读入的字符串保存到a指向的区域,运行崩溃!
gets(b) //OK

解释: a指向的是一个字符串常量,即指向的内存区域只读;
b始终指向他所代表的数组在内存中的位置,始终可写!

注意,若改成这样gets(a)就合法了:

char * a="string1";
char b[]="string2";
a=b; //a,b指向同一个区域
gets(a) //OK
printf("%s",b) //会出现gets(a)时输入的结果

解释: a的值变成了是字符数组首地址,即&b[0],该地址指向的区域是char *或者说 char[8],习惯上称该类型为字符数组,其实也可以称之为“字符串变量”,区域可读可写。

总结:char *本身是一个字符指针变量,但是它既可以指向字符串常量,又可以指向字符串变量,指向的类型决定了对应的字符串能不能改变!

三,char * 和char[]的初始化操作有着根本区别:
测试代码:

char *a="Hello World"; 
char b[]="Hello World"; 
printf("%s, %d\n","Hello World", "Hello World"); 
printf("%s, %d %d\n", a, a,  &a);                           
printf("%s, %d %d\n", b,     b,  &b);

结果:

Hello World,13457308
Hello World,13457308    2030316
Hello World,2030316 2030316

结果可见:尽管都对应了相同的字符串,但”Hellow World”的地址 和 a对应的地址相同,与b指向的地址有较大差异;&a 、&b都是在同一内存区域,且&b==b
根据c内存区域划分知识,我们知道,局部变量都创建在栈区,而常量都创建在文字常量区,显然,a、b都是栈区的变量,但是a指向了常量(字符串常量),b则指向了变量(字符数组),指向了自己(&b==b==&b[0])。
说明以下问题:
char * a=”string1”;是实现了3个操作:

  1. 声明一个char*变量(也就是声明了一个指向char的指针变量);
  2. 在内存中的文字常量区中开辟了一个空间存储字符串常量”string1”
  3. 返回这个区域的地址,作为值,赋给这个字符指针变量a

最终的结果:指针变量a指向了这一个字符串常量“string1”
(注意,如果这时候我们再执行:char * c=”string1”;则,c==a,实际上,只会执行上述步骤的1和3,因为这个常量已经在内存中创建)

char b[]=”string2”;则是实现了2个操作:

  1. 声明一个char 的数组,
  2. 为该数组“赋值”,即将”string2”的每一个字符分别赋值给数组的每一个元素

最终的结果:“数组的值”(注意不是b的值)等于”string2”,而不是b指向一个字符串常量

实际上, char * a=”string1”; 的写法是不规范的!
因为a指向了即字符常量,一旦strcpy(a,”string2”)就糟糕了,试图向只读的内存区域写入,程序会崩溃的!尽管VS下的编译器不会警告,但如果你使用了语法严谨的Linux下的C编译器GCC,或者在windows下使用MinGW编译器就会得到警告。
所以,我们还是应当按照”类型相同赋值”的原则来写代码:

const char * a="string1";
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保证意外赋值语句不会通过编译

另外,关于char*和char[]在函数参数中还有一个特殊之处,运行下面的代码

void fun1 ( char *p1,  char p2[] ) {
 printf("%s %d %d\n",p1,p1,&p1);
 printf("%s %d %d\n",p2,p2,&p2);
p2="asdf"; //通过! 说明p2不是常量! 
printf("%s %d %d\n",p2,p2,&p2);
}
void main(){
char a[]="Hello";
fun1(a,a);
}
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运行结果:

Hello 3471628 3471332
Hello 3471628 3471336
asdf 10704764 3471336

结果出乎意料!上面结果表明p2这时候根本就是一个指针变量!
结论是:作为函数的形式参数,两种写法完全等效的!都是指针变量!

const char*与char[]的区别:
const char * a=”string1”
char b[]=”string2”;
二者的区别在于:

  1. a是const char 类型, b是char const类型
    ( 或者理解为 (const char)xx 和 char (const xx) )

  2. a是一个指针变量,a的值(指向)是可以改变的,但a只能指向(字符串)常量,指向的区域的内容不可改变;

  3. b是一个指针常量,b的值(指向)不能变;但b指向的目标(数组b在内存中的区域)的内容是可变的

  4. 作为函数的声明的参数的时候,char []是被当做char *来处理的!两种形参声明写法完全等效!

字符串类型之间的转换: string、const char*、 char* 、char[]相互转换

一、转换表格

源格式->目标格式 string char* const char* char[]
string NULL 直接赋值 直接赋值 直接赋值
char* strcpy NULL const_cast char*=char
const char* c_str() 直接赋值 NULL const char*=char;
char[] copy() strncpy_s() strncpy_s() NULL

二、总结方法:

  1. 变成string,直接赋值。
  2. char[]变成别的,直接赋值。
  3. char*变constchar*容易,const char*变char*麻烦。<const_cast><char*>(constchar*);
  4. string变char*要通过const char*中转。
  5. 变成char[]。string逐个赋值,char* const char* strncpy_s()。

三,代码示例

1、string转为其他类型

①、string转const char*

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
int _tmain(intargc, _TCHAR* argv[])
{
    std::string str = "HelloWorld!";     //初始化string类型,并具体赋值
    const char* constc = nullptr;         //初始化const char*类型,并赋值为空
    constc= str.c_str();                 //string类型转const char*类型
    printf_s("%s\n", str.c_str());        //打印string类型数据 .c_str()
    printf_s("%s\n", constc);             //打印const char*类型数据
    return 0;
}

②、string转char*

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
int _tmain(intargc, _TCHAR* argv[])
{
    std::string str = "HelloWorld!";     //初始化string类型,并具体赋值
    char* c = nullptr;                    //初始化char*类型,并赋值为空
    const char* constc = nullptr;         //初始化const char*类型,并赋值为空
    constc= str.c_str();                 //string类型转const char*类型
    c= const_cast<char*>(constc);        //const char*类型转char*类型
    printf_s("%s\n", str.c_str());        //打印string类型数据 .c_str()
    printf_s("%s\n",c);                  //打印char*类型数据
    return 0;

}

③、string转char[]

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
int _tmain(intargc, _TCHAR* argv[])
{
    std::string str = "HelloWorld!";      //初始化string类型,并具体赋值
    char arrc[20] = {0};                   //初始化char[]类型,并赋值为空
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) //string类型转char[]类型
    {
        arrc[i]=str[i];
    }
    printf_s("%s\n", str.c_str());         //打印string类型数据 .c_str()
    printf_s("%s\n", arrc);                //打印char[]类型数据
    return 0;
}

2、const char*转为其他类型

①const char*转string

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
int _tmain(intargc, _TCHAR* argv[])
{
    const char* constc = "Hello World!";     //初始化const char* 类型,并具体赋值
    std::string str;                        //初始化string类型
    str= constc;                            //const char*类型转string类型
    printf_s("%s\n", constc);                //打印const char* 类型数据
    printf_s("%s\n", str.c_str());           //打印string类型数据
    return 0;
}

②const char*转char*

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
int _tmain(intargc, _TCHAR* argv[])
{
    const char* constc = "Hello World!";     //初始化const char* 类型,并具体赋值
    char* c = nullptr;                       //初始化char*类型
    c= const_cast<char*>(constc);           //const char*类型转char*类型
    printf_s("%s\n", constc);                //打印const char* 类型数据
    printf_s("%s\n", c);                     //打印char*类型数据
    return 0;
}

③const char*转char[]

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
int _tmain(intargc, _TCHAR* argv[])
{
    const char* constc = "Hello World!";     //初始化const char* 类型,并具体赋值
    char arrc[20] = { 0 };                   //初始化char[]类型,并赋值为空
    strncpy_s(arrc,constc,20);              //const char*类型转char[]类型
    printf_s("%s\n", constc);                //打印const char* 类型数据
    printf_s("%s\n", arrc);                  //打印char[]类型数据
    return 0;
}

3、char*转为其他类型

①char*转string

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
int _tmain(intargc, _TCHAR* argv[])
{
    char* c = "HelloWorld!";           //初始化char* 类型,并具体赋值
    std::string str;                   //初始化string类型
    str= c;                            //char*类型转string类型
    printf_s("%s\n", c);                //打印char* 类型数据
    printf_s("%s\n", str.c_str());      //打印string类型数据
    return 0;
}

②char*转const char*

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
int _tmain(intargc, _TCHAR* argv[])
{
    char* c = "HelloWorld!";         //初始化char* 类型,并具体赋值
    const char* constc = nullptr;     //初始化const char* 类型,并具体赋值
    constc= c;                       //char*类型转const char* 类型
    printf_s("%s\n", c);              //打印char* 类型数据
    printf_s("%s\n", constc);         //打印const char* 类型数据
    return 0;
}

③char*转char[]

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
int _tmain(intargc, _TCHAR* argv[])
{
    char* c = "HelloWorld!";         //初始化char* 类型,并具体赋值
    char arrc[20] = { 0 };           //初始化char[] 类型,并具体赋值
    strncpy_s(arrc,c,20);             //char*类型转char[] 类型
    printf_s("%s\n", c);              //打印char* 类型数据
    printf_s("%s\n", arrc);           //打印char[]类型数据
    return 0;
}

4、char[]转为其他类型

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
int _tmain(intargc, _TCHAR* argv[])
{
    char arrc[20] = "HelloWorld!";//初始化char[] 类型并具体赋值
    std::string str;                 //初始化string
    const char* constc = nullptr;   //初始化const char*
    char*c = nullptr;                //初始化char*
    str= arrc;                     //char[]类型转string类型
    constc= arrc;             //char[]类型转const char* 类型
    c= arrc;                        //char[]类型转char*类型
    printf_s("%s\n", arrc);         //打印char[]类型数据
    printf_s("%s\n", str.c_str());  //打印string类型数据
    printf_s("%s\n", constc);       //打印const char* 类型数据
    printf_s("%s\n", c);            //打印char*类型数据
    return 0;
}
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