C++ 字符串与字符数组详解

ゝ一纸荒年。 2022-05-30 03:24 302阅读 0赞

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'};

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";

以下是 C/C++ 中定义的字符串的内存表示：  
![这里写图片描述][70]  
C++ 中有大量的函数用来操作以 null 结尾的字符串：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>序号</th> 
   <th>函数</th> 
   <th align="right">功能</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>strcpy(s1,s2)</td> 
   <td align="right">复制字符串 s2 到字符串 s1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td>strcat(s1,s2)</td> 
   <td align="right">连接字符串 s2 到字符串 s1 的末尾</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>3</td> 
   <td>strlen(s1)</td> 
   <td align="right">返回字符串 s1 的长度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>4</td> 
   <td>strcmp(s1,s2)</td> 
   <td align="right">返回s1与s2的比较结果</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>5</td> 
   <td>strchr(s1,ch)</td> 
   <td align="right">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</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>6</td> 
   <td>strstr(s1,s2)</td> 
   <td align="right">返回一个指针，指向字符串s1中s2的第一次出现的位置</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 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";

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);
    }

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**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>源格式-&gt;目标格式</th> 
   <th align="right">string</th> 
   <th align="right">char*</th> 
   <th align="right">const char*</th> 
   <th align="right">char[]</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>string</td> 
   <td align="right">NULL</td> 
   <td align="right">直接赋值</td> 
   <td align="right">直接赋值</td> 
   <td align="right">直接赋值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>char*</td> 
   <td align="right">strcpy</td> 
   <td align="right">NULL</td> 
   <td align="right">const_cast</td> 
   <td align="right">char*=char</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>const char*</td> 
   <td align="right">c_str()</td> 
   <td align="right">直接赋值</td> 
   <td align="right">NULL</td> 
   <td align="right">const char*=char;</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>char[]</td> 
   <td align="right">copy()</td> 
   <td align="right">strncpy_s()</td> 
   <td align="right">strncpy_s()</td> 
   <td align="right">NULL</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**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;
    }

[70]: /images/20220530/688bcdc6429f4b239e890349ce196abf.png