C/C++ 字符与字符串
C语言中字符和字符串在标准头文件string.h，在C++中
1. 字符、字符串 - C语言
1.1 字符与字符串
在C语言中，字符char和字符串分别使用单引号和双引号表示。其中，单引号表示字符字面量，是一个数值；双引号表示的字符串字面量，是一个指针。相应的，字符字面量在编译过程中被编译成对应的ASCII码，字符串字面量被编译成对应的内存地址。例如：
（1）'a'表示字符字面量（97），在内存中占用一个字节，‘a’+1表示‘a’的ASCII码加1，即‘b’
（2）"a"表示字符串字面量（是一个指针），在内存中占用2个字节，"a"+1表示指针运算，指向"a"字符串的结束'\0'；
#include
#include
/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */
int main(int argc, char** argv) {
char c = 33;
printf("%c\n", c);
char* pc = (char*)127; // Low address 0x7F = 127, can't access by point
pc = (char*)'1';
printf("0x%x\n", pc);
char charASCII = 'a' + 1;
printf("Char plus %c\n", charASCII);
char str1[] = "Hello world";
char str2[] = "Hello";
char* str3 = (char*)"Eric hao";
if(str2 == str1)
printf("String is equal\n");
else
printf("Addr str1 %ul, str2 %ul\n", str1, str2);
system("pause");
return 0;
} 另外，char还是使用unsigned char表示字符？这个问题很简单，要表示8位无符号数值的时候,用unsigned char，要表示8位有符号数值或者ASCII字符的时候，用char。
1.2 字符串、字符数组、字符指针
在C语言中字符串时有序字符的集合，是程序中一项基本的元素。C语言中是没字符串给你按的，而是通过特殊的字符串数组来模拟字符串，示意'\0'结束的字符数组。由这个定义我们可以确定出字符串和字符数组之间的区别。当然，C中定义字符串常常是直接使用双引号引用一个或多个特殊的字面量，被存储在程序的全局只读存储区，在本质上是一个字符串数组，只是编译器默认自动在末尾加上'\0'字符。
#include
int main(){
char ca[] = {'H','e','l','l','0'}; //栈，字符数组，注意没有\0
char sa[] = {'W','o','r','l','d','\0'}; //栈
char ss[] = "Hello world!";//栈。从语义上看，要用"Hello World!"这个
//字符数组去初始化ss数组，编译器会直接
//用这个字符数组的每个元素，去初始化栈上
//ss数组中的元素。作为优化，"Hello World!"
//这个字符串就可以不必保存在全局只读区，
//而只出现在栈上。因此ss[0] = 'h'
//这个的语句是合法的。
char* str = "Hello World!"; //全局只读存储区，str[0]='h'是非法的
printf("%s\n", ca); //输出Hello及后面的内容，直到在内存中遇到\0
printf("%s\n", sa); //输出Hello World!
printf("%s\n", ss); //输出Hello World!
printf("%s\n",str); //输出Hello World!
ss[0] = 'h'; //栈，合法
printf("%s\n", ss); //输出Hello World!
//str[0] = 'h'; //全局只读存储区，非法
printf("%s\n", str); //输出Hello World!
return 0;
}
1.2 字符串字面量本质
（1）字符串字面量的本质是一个数组，如“Hello World！”是一个无名的字符数组
（2）字符串字面量可以看作常量指针
（3）字符串字面量中的字符不可改变
（4）字符串字面量至少包含一个字符,即'\0'
#include
int main(){
//本质上字符串字面量是一个字符数组，形如"Hello World!"是一个
//无名的字符数组。
char b = "abc"[0]; //合法，指向字符数组的第0个元素，即a
char c = *("123" + 1);//合法，取出字符数组第2个元素，即2
char t = *""; //字符串字面量至少包少一个\0，即t='\0'
printf("%c\n", b); //'a'
printf("%c\n", c); //'2'
printf("%d\n", t); //0
printf("%s\n","Hello");
printf("%p\n","World"); //输出字符串字面量的地址（全局区中）
return 0;
}
2. C语言标准库中给定的字符串函数
2.1 snprintf函数（gcc下为snprintf，vc为_snprintf）
（1）snprintf函数本身是可变参数函数，原型如下：
int snprintf(char* buffer,int buf_size,const char* format,…);
（2）注意点：
①当函数只有3个参数时，如果第3个参数没有格式化信息，函数调用是没有问题的；相反如果第3个参数包含了格式化信息，但缺少后续对应参数，则程序行为不确定
②格式化信息必须与变参个数相匹配
#include
int main(){
char buf[20] = { 0 };
//char src[] = "hello %s";//字符串中包含格式化信息，输出会异常
char src[] ="hello world!";//不含格式化信息，则正常输出
//因src中含有格式化信息，所以这种行为不确定，
//输出hello会，后面可能跟一个奇怪的字符串。
snprintf(buf, sizeof(buf), src);
printf("buf = %s\n", buf);
return 0;
} 2.2 字符串相等的比较
（1）字符串之间的相等比较需要用strcmp完成
（2）不可直接用==进行字符串直接的比较
（3）完全相同的字符串字面量的==比较结果为false。但一些现代编译器（如gcc）能够将相同的字符串字面量映射同一个无名字符数组，因此==比较结果为true。正因这个行为，所以我们不应编写依赖特殊编译器的代码！
#include
#include
int main(){
#define S1 "Hello World!"
#define S2 "Hello World!"
//S1和S2存于常量区中，因两者内容完全一样，存于全局只读区。
//一些现代的编译器会将S1和S2映射到同一个字符数组中。
if(S1 == S2) //gcc、Vc下相等，bcc下不相等！
{
printf("Equal\n");
}else{
printf("Non Equal\n");
}
if(strcmp(S1,S2) == 0) //判断两个字符串是否相等。
{
printf("Equal\n");
}else{
printf("Non Equal\n");
}
return 0;
}
2.3 字符串循环右移
（1）void right_shift_r(const char* src,char* result,unsigned int n);
（2）函数说明：
①函数功能：将输入字符串src循环右移n位，result为输出结果
②要求：以效率最高的方式实现
③示例："abcde" →循环右移2位→"deabc"；"abcde" →循环右移8位→"cdeab"
#include
#include
void right_shift_r(const char* src, char* result, unsigned int n)
{
const unsigned int LEN = strlen(src);//字符个数（不含\0)
int i=0;
//时间复杂度O(n)，效率高！
for(i = 0;i 2.4 字符串的长度
（1）字符串的长度就是字符串所包含字符的个数
（2）字符串长度指的是第一个'\0'字符前出现的字符个数，通过'\0'结束符来确定字符串的长度。
（3）函数strlen用于返回字符串的长度（不含'\0'）。
（1）字符串相关的函数均以第一个出现的'\0'作为结束符
（2）编译器总是会在字符串字面量的末尾添加'\0'。
（3）字符串字面量的本质为数组
字符串、字符数组、字符指针是不同的3个概念。这个一定要有一个清楚的认知。
#include
#include
int main(){
#define STR "Hello, \0World!\0"
char* src = STR;
char buf[255] = {0};
snprintf(buf, sizeof(buf), src);
printf("strlen(STR) = %d\n", strlen(STR)); //7
printf("sizeof(STR) = %d\n", sizeof(STR)); //16,字符串字面量变质为
//字符数组，并编译器
//在最后加一个'\0'
printf("strlen(src) = %d\n", strlen(src)); //7,遇第1个\0结束
printf("sizeof(src) = %d\n", sizeof(src)); //4，指针大小
printf("strlen(buf) = %d\n", strlen(buf)); //7,遇第1个\0结束
printf("sizeof(buf) = %d\n", sizeof(buf)); //255,buf数组的大小
printf("src = %s\n", src); //hello, 共6个字符，含一个空格
printf("buf = %s\n", buf); //hello, 共6个字符，含一个空格
return 0;
}
3. C++字符串类string
string 是定义一个字符串，存储的是一段如“abcd”的数据，而且最后还有一个结束符'\0'。而 string str = "a" 是C++ 封装好的string。C++中的char string和string不是一回事。当用到了"string"这个关键词，就不是普通的字符串，而是用到了封装后的类。
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
3.1 构造函数
- string s1(); // si = ""
- string s2("Hello"); // s2 = "Hello"
- string s3(4, 'K'); // s3 = "KKKK"
- string s4("12345", 1, 3); //s4 = "234"，即 "12345" 的从下标 1 开始，长度为 3 的子串
string 类没有接收一个整型参数或一个字符型参数的构造函数。下面的两种写法是错误的：
- string s1('K');
- string s2(123);
3.2 对 string 对象赋值
可以用 char* 类型的变量、常量，以及 char 类型的变量、常量对 string 对象进行赋值。例如：
- string s1;
- s1 = "Hello"; // s1 = "Hello"
- s2 = 'K'; // s2 = "K”
string 类还有 assign 成员函数，可以用来对 string 对象赋值。assign 成员函数返回对象自身的引用。例如：
- string s1("12345"), s2;
- s3.assign(s1); // s3 = s1
- s2.assign(s1, 1, 2); // s2 = "23"，即 s1 的子串(1, 2)
- s2.assign(4, 'K'); // s2 = "KKKK"
- s2.assign("abcde", 2, 3); // s2 = "cde"，即 "abcde" 的子串(2, 3)
3.3 求字符串的长度
length 成员函数返回字符串的长度。size 成员函数可以实现同样的功能。
3.4 string对象中字符串的连接
除了可以使用+和+=运算符对 string 对象执行字符串的连接操作外，string 类还有 append 成员函数，可以用来向字符串后面添加内容。append 成员函数返回对象自身的引用。例如：
- string s1("123"), s2("abc");
- s1.append(s2); // s1 = "123abc"
- s1.append(s2, 1, 2); // s1 = "123abcbc"
- s1.append(3, 'K'); // s1 = "123abcbcKKK"
- s1.append("ABCDE", 2, 3); // s1 = "123abcbcKKKCDE"，添加 "ABCDE" 的子串(2, 3)
3.5 string对象的比较
除了可以用 <、<=、==、!=、>=、> 运算符比较 string 对象外，string 类还有 compare 成员函数，可用于比较字符串。compare 成员函数有以下返回值：小于 0 表示当前的字符串小；等于 0 表示两个字符串相等；大于 0 表示另一个字符串小。
- string s1("hello"), s2("hello, world");
- int n = s1.compare(s2);
- n = s1.compare(1, 2, s2, 0, 3); //比较s1的子串 (1,2) 和s2的子串 (0,3)
- n = s1.compare(0, 2, s2); // 比较s1的子串 (0,2) 和 s2
- n = s1.compare("Hello");
- n = s1.compare(1, 2, "Hello"); //比较 s1 的子串(1,2)和"Hello”
- n = s1.compare(1, 2, "Hello", 1, 2); //比较 s1 的子串(1,2)和 "Hello" 的子串(1,2)
3.6. 求 string 对象的子串
substr 成员函数可以用于求子串 (n, m)，原型如下：string substr(int n = 0, int m = string::npos) const。调用时，如果省略 m 或 m 超过了字符串的长度，则求出来的子串就是从下标 n 开始一直到字符串结束的部分。例如：
- string s1 = "this is ok";
- string s2 = s1.substr(2, 4); // s2 = "is i"
- s2 = s1.substr(2); // s2 = "is is ok"
3.7. 交换两个string对象的内容
swap 成员函数可以交换两个 string 对象的内容。例如：
- string s1("West”), s2("East");
- s1.swap(s2); // s1 = "East"，s2 = "West"
3.8. 查找子串和字符
string 类有一些查找子串和字符的成员函数，它们的返回值都是子串或字符在 string 对象字符串中的位置（即下标）。如果查不到，则返回 string::npos。string: :npos 是在 string 类中定义的一个静态常量。这些函数如下：
- find：从前往后查找子串或字符出现的位置。
- rfind：从后往前查找子串或字符出现的位置。
- find_first_of：从前往后查找何处出现另一个字符串中包含的字符。例如：
- s1.find_first_of("abc"); //查找s1中第一次出现"abc"中任一字符的位置
- find_last_of：从后往前查找何处出现另一个字符串中包含的字符。
- find_first_not_of：从前往后查找何处出现另一个字符串中没有包含的字符。
- find_last_not_of：从后往前查找何处出现另一个字符串中没有包含的字符。
3.9. 替换子串
replace 成员函数可以对 string 对象中的子串进行替换，返回值为对象自身的引用。例如：
- string s1("Real Steel");
- s1.replace(1, 3, "123456", 2, 4); //用 "123456" 的子串(2,4) 替换 s1 的子串(1,3)
- cout << s1 << endl; //输出 R3456 Steel
- string s2("Harry Potter");
- s2.replace(2, 3, 5, '0'); //用 5 个 '0' 替换子串(2,3)
- cout << s2 << endl; //输出 HaOOOOO Potter
- int n = s2.find("OOOOO"); //查找子串 "00000" 的位置，n=2
- s2.replace(n, 5, "XXX"); //将子串(n,5)替换为"XXX"
- cout << s2 < < endl; //输出 HaXXX Potter
3.10. 删除子串
erase 成员函数可以删除 string 对象中的子串，返回值为对象自身的引用。例如：
- string s1("Real Steel");
- s1.erase(1, 3); //删除子串(1, 3)，此后 s1 = "R Steel"
- s1.erase(5); //删除下标5及其后面的所有字符，此后 s1 = "R Ste"
3.11. 插入字符串
insert 成员函数可以在 string 对象中插入另一个字符串，返回值为对象自身的引用。例如：
- string s1("Limitless"), s2("00");
- s1.insert(2, "123"); //在下标 2 处插入字符串"123"，s1 = "Li123mitless"
- s1.insert(3, s2); //在下标 2 处插入 s2 , s1 = "Li10023mitless"
- s1.insert(3, 5, 'X'); //在下标 3 处插入 5 个 'X'，s1 = "Li1XXXXX0023mitless"
3.12. 将 string 对象作为流处理
使用流对象 istringstream 和 ostringstream，可以将 string 对象当作一个流进行输入输出。使用这两个类需要包含头文件 sstream。在C语言中，printf函数可以按照某种格式将数据打印出来，在C++中如果是想先将数据按照某种格式进行组装，然后再输出这个特定格式的字符串，这个时候流操作能够很好的满足需求。
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
string src("Avatar 123 5.2 Titanic K");
istringstream istrStream(src); //建立src到istrStream的联系
string s1, s2;
int n; double d; char c;
istrStream >> s1 >> n >> d >> s2 >> c; //把src的内容当做输入流进行读取
ostringstream ostrStream;
ostrStream << s1 << endl << s2 << endl << n << endl << d << endl << c < 第 11 行，从输入流 istrStream 进行读取，过程和从 cin 读取一样，只不过输入的来源由键盘变成了 string 对象 src。因此，"Avatar" 被读取到 s1，123 被读取到 n，5.2 被读取到 d，"Titanic" 被读取到s2，'K' 被读取到 c。
第 12 行，将变量的值输出到流 ostrStream。输出结果不会出现在屏幕上，而是被保存在 ostrStream 对象管理的某处。用 ostringstream 类的 str 成员函数能将输出到 ostringstream 对象中的内容提取出来。
3.13. 用 STL 算法操作 string 对象
string 对象也可以看作一个顺序容器，它支持随机访问迭代器，也有 begin 和 end 等成员函数。STL 中的许多算法也适用于 string 对象。下面是用 STL 算法操作 string 对象的程序示例
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
string s("afgcbed");
string::iterator p = find(s.begin(), s.end(), 'c');
if (p!= s.end())
cout << p - s.begin() << endl; //输出 3
sort(s.begin(), s.end());
cout << s << endl; //输出 abcdefg
next_permutation(s.begin(), s.end());
cout << s << endl; //输出 abcdegf
return 0;
} 4. 字符串数组char[]、指针char*和字符串string之间的转换
进行数值转换需要注意字符串是通过'\0'字符结束的。涉及到char []字符数组与其它类型转换，一般需要进行拷贝，不能直接赋值实现。char []和char *都可以通过构造新的string完成其对string的转换。涉及到到char *转换，需要注意类型一致，同时注意const的使用。
// char []与char *之间转换，char []转char *：直接进行赋值即可
// char[] 转char *
char str[] = "lala";
char *str1 = str;
cout << str1 << endl;
// char*转char[]：字符拷贝实现，不能进行赋值操作，同事需要注意char[]的长度防护
// char*转换为char[]
const char *st = "hehe";
char st1[] = "lalalala";
strncpy(st1, st, strlen(st) + 1); // 注意加1操作
// tp = temp; //错误，不能实现
cout << st1 << endl;
// char 与const char 之间转换，const char 转char ：拷贝实现，不能进行赋值
// const char *转char *
const char *st = "lala";
// 直接赋值不可以
//char *st1 = st; // （不可以编译器报错）
//cout << st1 << endl;
// 另外开辟空间，将字符一个一个复制过去
char *ncstr = new char[strlen(st) + 1];
strcpy(ncstr, st);
cout << ncstr << endl;
// char 转const char ：直接进行赋值
// char *转const char *
char *st = "hehe"; // （编译提示警告）
const char *st1 = st;
cout << st1 << endl;
// char *与string之间转换，char *转string：1）直接赋值；2）构造转换实现
// char*转换为string
// （注意，定义char *变量，并直接赋值，最好定义为const变量，否则编译器警告）
const char *st = "hello";
// 赋值转换
string st1 = st;
cout << st1 << endl;
// 构造转换
string s1(st, st + strlen(st));
cout << s1 << endl;
// 改变const char *变量值
st = "lalala";
cout << st << endl;
// string转char *：赋值操作（注意类型转换）
// string转char *
string st = "My test";
//char *st1 = st; // 错误类型不同
//char *st1 = st.c_str(); // 错误类型不同
char *st1 = const_cast(st.c_str()) ;
cout << st1 << endl;
// char[]与string之间转换
// char []转string：1）直接赋值；2）构造转换实现
// char[]转换为string
char st[] = "hello";
// 直接赋值实现
string st1 = st;
cout << st1 << endl;
// 构造实现
string st2(st, st + strlen(st));
cout << st2 << endl;
// string转char[]：拷贝实现，不能直接赋值
// string转char []
string ts = "My test1";
//char ts1[] = ts; // 错误
//char ts1[] = const_cast(ts.c_str()); // 错误
char ts1[] = "lalallalalaaaa";
strncpy(ts1, ts.c_str(), ts.length() + 1); // 注意，一定要加1，否则没有赋值'\0'
cout << ts1 << endl;