C++之字符串

红太狼 2021-05-12 11:55 527阅读 0赞

最近遇到一个C++的项目，准备着手学一些C++的知识。由于本人大部分的C语言知识都已经还给了老师（什么指针的指针...），加上多年以来一直从事java相关的开发，看了一天之后，发现C++这个坑真是大，没有速成，只能一点一点啃。这篇文章就记录一下刚遇到的字符串问题。

开始上代码：

#include <stdio.h>
    class Student {
    public:
            char *name="javaname...";
            char adrs[5]="test";
            int age=1;
            float score=0.5;
            void say(){
              printf("%s age is: %d,score is:%f\n",name,age,score);
            }
    };
    
    int main() {
      class Student stu;
      stu.name="xiao ming";
      str.adrs[0]='a';
      stu.age=2;
      stu.score=98.9;
      stu.say();
    
      return 0;
    }

编译、运行：

[roo@localhost ~]$ g++ abc.cpp 
    abc.cpp:4:13: warning: non-static data member initializers only available with -std=c++11 or -std=gnu++11 [enabled by default]
      char *name="javaname";
                 ^
    abc.cpp:5:15: warning: non-static data member initializers only available with -std=c++11 or -std=gnu++11 [enabled by default]
      char adrs[5]="test";
                   ^
    abc.cpp:6:12: warning: non-static data member initializers only available with -std=c++11 or -std=gnu++11 [enabled by default]
      int age = 1;
                ^
    abc.cpp:7:14: warning: non-static data member initializers only available with -std=c++11 or -std=gnu++11 [enabled by default]
      float score=0.5;
                  ^
    abc.cpp:4:13: warning: deprecated conversion from string constant to ‘char*’ [-Wwrite-strings]
      char *name="javaname";
                 ^
    abc.cpp: In function ‘int main()’:
    abc.cpp:15:11: warning: deprecated conversion from string constant to ‘char*’ [-Wwrite-strings]
       stu.name="xiao ming";
               ^
    
    //默认生成a.out可执行文件
    [roo@localhost ~]$ ./a.out 
    xiao ming age is: 2,score is:98.900002,address:aest

借着这个例子我们总结一下C++中字符串相关知识点。

**一、字符数组定义字符串：**

C语言中，没有专门的字符串变量，只能将字符串作为字符数组来处理。将一个字符串存放在变量中，必须使用字符数组，即用一个字符型数组来存放一个字符串，数组中每一个元素存放一个字符。

一般我们用字符数组来存放字符串时，都要先确定一个足够大的数组，而实际并用不了那么多，而我们只关心其有效位。为此C规定了一个 '/0' 代表字符串结束标志。系统对字符串常量也自动加一个'/0'作为结束符。

先看一个例子：

#include<iostream>
    #include <cstring>
    
    using namespace std;
    
    int main()
    {
      char a[10]="hello";
      cout<<sizeof(a)<<endl;//10
    
      char b[]="hello";
      cout<<sizeof(b)<<endl;//6
    
      char c[10]={'h','e','l','l','o'};
      cout<<sizeof(c)<<endl;//10
    
      char d[]={'h','e','l','l','o'};
      cout<<sizeof(d)<<endl;//5
    
      char e[10];
      strcpy(e,"hello");
      cout<<"strcpy:"<<sizeof(e)<<endl;//10
    }

1）字符数组定义字符串三种方式：

*  定义的时候直接用字符串赋值：char a\[10\]="hello";和char a\[\]="hello";是一样的，区别是sizeof大小不一样
 *  对字符数组中字符逐个赋值；char c\[10\]=\{'h','e','l','l','o'\};
 *  利用strcpy：strcpy(e,"hello")；

说明：使用strcpy需要引入\#include <cstring>头文件，否则编译会报错，error: ‘strcpy’ was not declared in this scope

注：char a\[10\]="hello";和char a\[\]="hello";是一样的，但是在class类中对属性赋值时，只能使用前者，否则会报错。例如下面的方式会报错。error: initializer-string for array of chars is too long \[-fpermissive\]

class Student {
    public:
            char *name="javaname...";
            char adrs[]="test";
            int age=1;
            float score=0.5;
            void say(){
              printf("%s age is: %d,score is:%f\n",name,age,score);
            }
    };

2）单引号、双引号：

前者是字符，后者是字符串。用单引号引起的一个字符大小就是一个字节。而用双引号引起的字符串大小是字符的总大小+1，因为用双引号引起的字符串会在字符串末尾添加一个二进制为0的字符'\\0'。

**二、字符指针定义字符串：**

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。使用char\*定义字符串，不能改变字符串内的字符的内容，但却可以把另外一个字符串付给它。看下面的例子：

#include<iostream>
    using namespace std;
    int main()
    {
        char str[]="hello world";
        char *p=str;
        cout<<str<<endl;
        cout<<p<<endl;
        cout<<*p<<endl;
    
        char *str1="java";
        cout<<str1<<endl;
        cout<<*str1<<endl;
    
        str1="C++";
        cout<<str1<<endl;
    }
    输出：
    hello world
    hello world
    h
    java
    j
    C++

1、char \*str和char str\[\]区别：

使用char\*定义字符串，不能改变字符串内的字符的内容。

#include<stdio.h>
    
    int main()
    {
      char* str = "hello C++";
      printf("%s\n",str);//hello C++
      str[0]='1';//报错
    
      char str3[] = "sfdsdfdsfdsfdsfdsf";
      str3[0]='1';
      printf("%s\n",str3);//1fdsdfdsfdsfdsfdsf
    
      char str4[6] = "12345";
      str4[0]='a';
      printf("%s\n",str4);//a2345
    }

注：char指针\*位置放在哪都可以。例如：char \*str、char\* str、char \* str都一样。

2、内存结构：

接着上面的问题，因为字符指针char \*str指向的是字符串常量的地址，那么既然是常量其值必定不能被改写！所以代码中所有的向str\[ \]赋值的语句都是非法的！看一个例子：

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    int main()
    {
      char *cards="JQK";
      char a_card=cards[0];
      cout<<a_card<<endl;//J
    
      cards[2]=cards[1];//报错
      cards[1]='x';//报错
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdXhpYW83MjM4NDY_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

1.  首先编译器将代码中的字符串JQK常量存在内存中的数据段。
2.  代码定义了一个字符型指针变量cards，所以编译器在栈空间中分配了一个单元给它。
3.  代码将字符串JQK在数据段中的首地址赋给cards，也就是使cards指向数据段中的字符串JQK。
4.  代码要求取出字符串中的第二个字符，并将其的值赋给字符串中的第三个字符单元。这里就有问题了，因为字符串所在单元是只读的，无法完成写输入。

所以，当我们将一个字符串常量赋给一个指针时通常要用const关键词来限制，即const char \*name = "leon";

1）程序内存发配：

一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分：

1.  栈区（stack）：由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于数据结构中的栈。
2.  堆区（heap）：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。
3.  全局区（静态区）（static）：全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统释放。
4.  常量区：常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。
5.  程序代码区

//main.cpp 
    
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    int a=0;    //全局初始化区
    char *p1;   //全局未初始化区
    main()
    {
       int b;栈
       char s[]="abc";   //栈
       char *p2;         //栈
    }

2）堆、栈基本知识：

stack：由系统自动分配，如，声明在函数中一个局部变量int b;系统自动在栈中为b开辟空间。  
heap：需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数，在C++中用new运算符。如p1=(char\*)malloc(10);注意p1本身是在栈中的。

**三、string类：**

在C++中，char仍然是一个primitive type（原始类型），而string已经经过封装，成为了一个class（类）用到它时，我们需要 \#include <string>，它是C++ Standard Library （C++标准库）的一部分。

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。

和字符指针不同，C++中string的定义字符串，能改变字符串内的字符，也可以把另外一个字符串付给它。

#include<iostream>
    
    using namespace std;
    
    int main()
    {
      string str="hello java";
      cout<<str<<endl;
    
      str="hello C++";
      cout<<str<<endl;
    
      str[0]='1';
      cout<<str<<endl;
    }
    输出：
    hello java
    hello C++
    1ello C++

说明：

1）使用C++中的string，除了头文件外，还需要using namespace std；否则会报，因为，98年以后的c++语言提供一个全局的命名空间namespace，可以避免导致全局命名冲突问题，C++标准库定义了命名空间：std，其中包含容器vector、string等。。。

2）在C++代码中使用了printf("%s",str);类似格式化来处理string类型的时候，出报错：cannot pass object of non-POD type 'string'(aka 'basic\_string<char>')through variadic function。原因是printf,scanf,fprinf等可以format的一个字符串中使用"%s"时，只能使用C string；如果是C++ string的话，就必须先变成C string：str.c\_str();

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