c++ 访问字符串的底层字符数组

使用 c_str 方法

在 C++ 中，std::string 类的 c_str 方法被用来获取一个字符串对象的 C 风格字符串表示，即一个以空字符结尾（null-terminated）的字符数组。这在与 C 风格的 API 或函数交互时非常有用。该方法返回一个指向字符数组（即 const char*） 的指针，这个字符数组包含了 std::string 的数据副本。

c_string 是一个指向 const char 的指针，指向的字符数组与 str 有相同的内容。由于 c_str 方法返回的是指向 const 数据的指针，它可以用来读取字符串数据，但不能用来修改字符串内容。

#include 
#include 

int main() {
    std::string str = "Hello, World!";

    // 使用 c_str 方法获取指向以 null 结尾的字符串的指针
    const char* c_string = str.c_str();

    // 输出整个字符串
    std::cout << "The C-style string is: " << c_string << std::endl;

    // 使用 c字符串访问单个字符
    for (size_t i = 0; i < str.size(); ++i) {
        std::cout << c_string[i];
    }
    std::cout << std::endl;

    // 清楚表示空字符串的开始
    str.clear();
    // 需要注意的是，此时不应该再使用c_string指针
    // 因为 str.clear() 可能已导致 c_string 指向的数据被释放或修改

    return 0;
}

注意

1、c_str 方法返回的 const char* 指向的字符串包含 std::string 中的数据副本，而不是数据本身。
2、在 std::string 的生命周期内，由 c_str 方法返回的指针有效，但如果字符串对象发生变化（如修改、移动或销毁），那么指针可能将不再指向有效的数据。
3、不要尝试修改 c_str 返回的字符数组，因为它是 const 的。任何试图解除定向并修改它的行为都是未定义的。
4、c_str 返回的指针不需要手动释放，它由 std::string 对象自动管理。
5、在 C++17 之前，data 方法并没有保证返回的字符数组是以空字符结尾的，而 c_str 总是以空字符结尾。但从 C++17 开始，data 和 c_str 方法的行为一致，都返回以空字符结尾的字符数组指针。

使用 data 方法

在 C++ 中，std::string 类的 data 方法可以用来访问字符串的底层字符数组（即字符串内部的连续字符存储）。从 C++11 开始，data 方法返回的是指向一个以空字符（null-terminator）结尾的字符数组的指针。

charArray 是一个 const char* 类型的指针，它指向 str 的内部数据。因为 data 方法返回的是一个指向 const 数据的指针，所以我们不能通过这个指针修改字符串的内容。

#include 
#include 

int main() {
    std::string str = "Hello, World!";

    // C++11 及以后版本
    // 使用 data 方法获取指向字符数组的指针
    const char* charArray = str.data();

    // 输出整个字符串
    std::cout << "The string is: " << charArray << std::endl;

    // 访问底层字符数组中的单个字符（不推荐用于修改）
    for (size_t i = 0; i < str.size(); ++i) {
        std::cout << charArray[i];
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

在 C++17 中，data 方法还提供了非 const 版本，允许你以非 const 指针的形式访问并潜在地修改内部字符数组

// C++17 及以后版本
// 获取非 const 指针
char* nonConstCharArray = str.data();

// 改变字符串的第一个字符;注意防止越界和其他潜在的未定义行为
nonConstCharArray[0] = 'h';

注意

通过 data 方法获取的非 const 指针直接修改字符串内部数据的操作，需要十分谨慎，因为它绕过了 std::string 类型的封装，并且可能会创建潜在的安全隐患。如果你需要修改字符串，建议使用 std::string 提供的方法，如 []、at、front、back、append、insert、replace 等。

最后，不要忘了 data 方法返回的指针是由 std::string 对象管理的，你不需要（也不应该）手动释放它。始终要确保返回的指针在对应的 std::string 对象存活期间使用，避免 std::string 对象失效后仍使用该指针导致未定义行为。

总结

在C++ 代码中，使用 c_str 或 data 方法可以方便地与期望 C 风格字符串作为参数的函数或 API 交互。然而，当处理字符串时，建议优先使用 std::string 自带的成员函数，因为它们提供了更好的安全保障和异常管理。