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Topos Uranos
中文 (中国)

字符串

摘要

文本是程序中最常见的数据：名字、消息、文件的各行、用户的命令。本课按照它在 C++ 中的本来面目来处理它：一个带有自身操作的字符序列。本课介绍 std::string，它像一个专门用于文本的 char 向量那样被创建、拼接、比较和遍历；介绍它的查找与提取操作（find、substr、starts_with、contains）以及值 std::string::npos，find 用它表示什么也没找到；介绍 std::string_view，即观察一段文本而不复制它的视图，以及它所依赖的条件：被观察的文本必须仍然存在。本课最后介绍 C 风格字符串（为了读懂别人的代码），以及 C++ 比较和排序单词的顺序。

学习目标

  1. 使用 std::string 的操作（size、+、find、substr、starts_with、contains）解决文本问题。
  2. 解释 find 的结果并把它与 std::string::npos 比较，预测把它当作普通数字时会发生什么。
  3. 在函数中以 std::string_view 接收文本，并用一个例子说明为什么视图不应比它所观察的字符串活得更久。
  4. 阅读使用 C 风格字符串的代码，并说明它们与 std::string 的区别：空终止符、固定的大小，以及两个字面量相加不能通过编译。

字符串 std::string

创建、拼接、遍历

字符、布尔值、类型转换与常量一课把字符 char 介绍为一个小数字，由一张表把它转换成字母。文本是一串字符；如果是这样，它就可以存放在 std::vector<char> 中，向量一课关于序列所教的内容对它也都成立。然而，人们对文本提出的操作是对任意序列不会提出的：在它后面接上另一段文本，在其中查找一个单词，提取一段，一次性把它写出来。由此需要一个专门的类型，即字符串 std::string，来自头文件 <string>：一个专门用于文本的 char 向量。

C++ 程序
#include <format>#include <print>#include <string>​int main(){    const std::string first{"Ada"};    std::string greeting{"Hola, " + first};    greeting += '.';    std::println("{}（{} 个字符）", greeting, greeting.size());    std::println("第一个“{}”，最后一个“{}”", greeting[0], greeting.back());    int spaces{0};    for (const char c : greeting) {        if (c == ' ') {            ++spaces;        }    }    std::println("空格：{}", spaces);    const std::string code{std::format("{}-{:03}", "MAT", 7)};    std::println("{} {}", code, code == "MAT-007");}
输出
Hola, Ada.（10 个字符）第一个“H”，最后一个“.”空格：1MAT-007 true

第 7 行用一个字面量创建字符串。第 8 行把西班牙语问候语“Hola, ”（“你好，”）与它拼接起来：字符串与字面量之间的运算符 + 产生一个新字符串，其中依次包含两者的字符。第 9 行用 += 在末尾添加一个字符，这个运算符也接受字符串或字面量。其余都是关于向量已经知道的内容：size() 统计字符数（10，因为逗号、空格和句点也是字符），greeting[0] 是第一个字符，back() 是最后一个，第 13 到 17 行的循环用循环一课中的范围形式逐个字符地遍历字符串。和向量一样，字符串还支持 push_back、pop_back 和 empty；GCC 15 的库在不开启优化时会在 operator[] 中检查下标（开启优化后，这项检查就消失了）。

最后两行兑现了用函数进行设计一课的预告。std::format 来自 <format>，它接受与 std::println 相同的占位符和相同的格式说明（{:03} 用零填充到三位数字），但它不写出结果，而是把结果作为字符串返回：这就是构造一段随后要保存、比较或传给函数的文本的方法。而 == 按内容比较两个字符串：当两者大小相同、字符相同且顺序相同时，它们相等。因此，code == "MAT-007" 为 true，尽管左边的文本是分几部分构造的，右边的则是一个字面量。

比较

除了 == 和 !=，字符串还支持 <、<=、> 和 >=，它们按字典序比较字符串，也就是词典的顺序：同时遍历两个字符串，在第一个不同的位置上，由较小的字符决定；如果一个字符串在没有任何差别的情况下先结束，较短的那个较小。因此，西班牙语单词“casa”小于“cosa”，因为在第二个位置上 'a' < 'o'；“mar”小于“marea”，因为前者是后者的前缀。这些运算符比较的是字符串：在两个写在引号中的字面量之间，它们比较的是别的东西，因为字面量不是 std::string，而是一个数组，关于 C 风格字符串的一节会说明这一点。哪个字符“更小”由它的编码决定，而不是由字母表决定；本课最后一节将说明由此得出的结果。