Основы работы со строками в C++
В языке C++ для удобной работы со строками есть класс string, для использования которого необходимо подключить заголовочный файл string.
Строки можно объявлять и одновременно присваивать им значения:
string S1, S2 = «Hello»;
Строка S1 будет пустой, строка S2 будет состоять из 5 символов.
К отдельным символам строки можно обращаться по индексу, как к элементам массива или C-строк. Например S[0] — это первый символ строки.
Для того, чтобы узнать длину строки можно использовать метод size() строки. Например, последний символ строки S это S[S.size() — 1 ].
Строки в языке C++ могут
Конструкторы строк
Строки можно создавать с использованием следующих конструкторов:
string() — конструктор по умолчанию (без параметров) создает пустую строку.
string(string & S) — копия строки S
string( size_t n, char c) — повторение символа c заданное число n раз.
string(size_t c) — строка из одного символа c .
string(string & S, size_t start, size_t len) — строка, содержащая не более, чем len символов данной строки S , начиная с символа номер start .
Конструкторы можно вызывать явно, например, так:
В этом примере явно вызывается конструктор string для создания строки, состоящей из 10 символов ‘z’ .
Неявно конструктор вызывается при объявлении строки с указанием дополнительных параметров. Например, так:
Подробней о конструкторах для строк читайте здесь.
Ввод-вывод строк
Строка выводится точно так же, как и числовые значения:
Для считывания строки можно использовать операцию «>>» для объекта cin:
В этом случае считывается строка из непробельных символов, пропуская пробелы и концы строк. Это удобно для того, чтобы разбивать текст на слова, или чтобы читать данные до конца файла при помощи while (cin >> S) .
Можно считывать строки до появления символа конца строки при помощи функции getline. Сам символ конца строки считывается из входного потока, но к строке не добавляется:
Арифметические операторы
Со строками можно выполнять следующие арифметические операции:
= — присваивание значения.
+= — добавление в конец строки другой строки или символа.
+ — конкатенация двух строк, конкатенация строки и символа.
== , != — посимвольное сравнение.
< , >, = — лексикографическое сравнение.
То есть можно скопировать содержимое одной строки в другую при помощи операции S1 = S2, сравнить две строки на равенство при помощи S1 == S2, сравнить строки в лексикографическом порядке при помощи S1 < S2, или сделать сложение (конкатенацию) двух строк в виде S = S1 + S2.
Подробней об операторах для строк читайте здесь.
Методы строк
У строк есть разные методы, многие из них можно использовать несколькими разными способами (с разным набором параметров).
Рассмотрим эти методы подробней.
size
Метод size() возращает длину длину строки. Возвращаемое значение является беззнаковым типом (как и во всех случаях, когда функция возращает значение, равное длине строке или индексу элемента — эти значения беззнаковые). Поэтому нужно аккуратно выполнять операцию вычитания из значения, которое возвращает size(). Например, ошибочным будет запись цикла, перебирающего все символы строки, кроме последнего, в виде for (int i = 0; i < S.size() - 1; ++i).
Кроме того, у строк есть метод length(), который также возвращает длину строки.
Подробней о методе size.
resize
S.resize(n) — Изменяет длину строки, новая длина строки становится равна n. При этом строка может как уменьшится, так и увеличиться. Если вызвать в виде S.resize(n, c) , где c — символ, то при увеличении длины строки добавляемые символы будут равны c.
Подробней о методе resize.
clear
S.clear() — очищает строчку, строка становится пустой.
Подробней о методе clear.
empty
S.empty() — возвращает true, если строка пуста, false — если непуста.
Подробней о методе empty.
push_back
S.push_back(c) — добавляет в конец строки символ c, вызывается с одним параметром типа char.
Подробней о методе push_back.
append
Добавляет в конец строки несколько символов, другую строку или фрагмент другой строки. Имеет много способов вызова.
S.append(n, c) — добавляет в конец строки n одинаковых символов, равных с. n имеет целочисленный тип, c — char.
S.append(T) — добавляет в конец строки S содержимое строки T. T может быть объектом класса string или C-строкой.
S.append(T, pos, count) — добавляет в конец строки S символы строки T начиная с символа с индексом pos количеством count.
Подробней о методе append.
erase
S.erase(pos) — удаляет из строки S с символа с индексом pos и до конца строки.
S.erase(pos, count) — удаляет из строки S с символа с индексом pos количеством count или до конца строки, если pos + count > S.size().
Подробней о методе erase.
insert
Вставляет в середину строки несколько символов, другую строку или фрагмент другой строки. Способы вызова аналогичны способам вызова метода append, только первым параметром является значение i — позиция, в которую вставляются символы. Первый вставленный символ будет иметь индекс i, а все символы, которые ранее имели индекс i и более сдвигаются вправо.
S.insert(i, n, c) — вставить n одинаковых символов, равных с. n имеет целочисленный тип, c — char.
S.insert(i, T) — вставить содержимое строки T. T может быть объектом класса string или C-строкой.
S.insert(i, T, pos, count) — вставить символы строки T начиная с символа с индексом pos количеством count.
Подробней о методе insert.
substr
S.substr(pos) — возвращает подстроку данной строки начиная с символа с индексом pos и до конца строки.
S.substr(pos, count) — возвращает подстроку данной строки начиная с символа с индексом pos количеством count или до конца строки, если pos + count > S.size().
Подробней о методе substr.
replace
Заменяет фрагмент строки на несколько равных символов, другую строку или фрагмент другой строки. Способы вызова аналогичны способам вызова метода append, только первыми двумя параметрами являются два числа: pos и count. Из данной строки удаляется count символов, начиная с символа pos, и на их место вставляются новые символы.
S.replace(pos, count, n, c) — вставить n одинаковых символов, равных с. n имеет целочисленный тип, c — char.
S.replace(pos, count, T) — вставить содержимое строки T. T может быть объектом класса string или C-строкой.
S.replace(pos, count, T, pos2, count2) — вставить символы строки T начиная с символа с индексом pos количеством count.
Подробней о методе replace.
find
Ищет в данной строке первое вхождение другой строки str. Возвращается номер первого символа, начиная с которого далее идет подстрока, равная строке str. Если эта строка не найдена, то возвращается константа string::npos (которая равна -1, но при этом является беззнаковой, то есть на самом деле является большим безннаковым положительным числом).
Если задано значение pos, то поиск начинается с позиции pos, то есть возращаемое значение будет не меньше, чем pos. Если значение pos не указано, то считается, что оно равно 0 — поиск осуществляется с начала строки.
S.find(str, pos = 0) — искать первое входение строки str начиная с позиции pos. Если pos не задано — то начиная с начала строки S.
S.find(str, pos, n) — искать в данной строке подстроку, равную первым n символам строки str. Значение pos должно быть задано.
Подробней о методе find.
rfind
Ищет последнее вхождение подстроки («правый» поиск). Способы вызова аналогичны способам вызова метода find.
Подробней о методе rfind.
find_first_of
Ищет в данной строке первое появление любого из символов данной строки str. Возвращается номер этого символа или значение string::npos.
Если задано значение pos, то поиск начинается с позиции pos, то есть возращаемое значение будет не меньше, чем pos. Если значение pos не указано, то считается, что оно равно 0 — поиск осуществляется с начала строки.
S.find_first_of(str, pos = 0) — искать первое входение любого символа строки str начиная с позиции pos. Если pos не задано — то начиная с начала строки S.
find_last_of
Ищет в данной строке последнее появление любого из символов данной строки str. Способы вызова и возвращаемое значение аналогичны методу find_first_of.
Подробней о методе find_last_of.
find_first_not_of
Ищет в данной строке первое появление символа, отличного от символов строки str. Способы вызова и возвращаемое значение аналогичны методу find_first_of.
find_last_not_of
Ищет в данной строке последнее появление символа, отличного от символов строки str. Способы вызова и возвращаемое значение аналогичны методу find_first_of.
c_str
Возвращает указать на область памяти, в которой хранятся символы строки, возвращает значение типа char*. Возвращаемое значение можно рассматривать как C-строку и использовать в функциях, которые должны получать на вход C-строку.
Подробней о методе c_str.
Определение длины строки C++
Задача определения длины строки ( в этой статье под понятием строки мы подразумеваем массив символов char * ) в C++ решается достаточно просто:
#include #include using namespace std; int main()< char str[100]; printf("Enter some string: "); // Read string scanf("%99s", str); printf("Length of string str is %lu\n", strlen(str)); return 0; >
Это относительно простой способ вычисления длины строки. Но эта статья не для того пишется, чтобы рассказать о замечательной функции strlen(), а для того, чтобы объяснить как вычислить длину строки, не прибегая к ней и не подключая заголовочный файл string.h Вся сложность работы со строками в C++ заключается в основном в понимании самой сути: что такое строки? А ведь это всего лишь массив символов. . МАССИВ . Вот и для решения задач со строками нужно подходить к ним как к массивам. Но при этом запомним, что у данных типов массивов есть свои особенности. Одна из них понадобится нам в этом примере: Любая строка всегда заканчивается нулевым символом «\0». Этот закон облегчит нам задачу сегодня. Итак: вычисление длины строки. Во-первых задав строку, мы должны определить максимальную длину строки. Допустим номер телефона может содержать максимум 16 символов (+7 495 ххх хх хх). Т.е. мы имеем
char phone[16];
Но вот она — первая ошибка! Всегда нужно учитывать нулевой символ в конце каждой строки. Поэтому правильно будет задать длину массива 17 символов:
char phone[17];
С этим разобрались. Теперь легко решается задача вычисления длины строки. Если бы всегда строка заполняла весь массив, то мы бы не читали этот длинный нудный пост. Но чаще всего это не так. Мы привыкли задавать переменную для внесения имени char name[100]. Я даже представить не могу имя, длиною в 99 символов. Для моего имени достаточно было бы массива с 5 элементами. Поэтому вычисление длины строки должно сводиться к вычислению количества заполненных элементов массива символов. Но и тут возникает проблема: после того, как вы введете свое имя, программа автоматически поставит после последнего символа имени нулевой символ и оставшиеся элементы массива заполнит черт знает чем. Это зависит от компилятора, ОС, архитектуры. Да кто бы знал от чего это зависит? Именно поэтому задача не в вычислении количества заполненных элементов массива, а в поиске нулевого символа. Именно здесь мы и понимаем насколько он важен. А чем? Тем, что индекс нулевого символа в массиве — это и есть длина строки. Убедимся:
Как определить длину строки в c
Подобно тому, как все математические функции «лежат» в библиотеке math.h, функции для работы со строками объединены в библиотеке string.h
Вопрос: КАК узнать длину строки?
Для того, чтобы точно знать, сколько выделить памяти для хранения строки, часто нам нужно получить длину конкретной строки. Разного рода функции иногда предлагают не просто ввести строку, а указать какое количество символов из неё мы хотели бы использовать. Чаще всего мы хотим ввести всю строку, поэтому есть смысл не считать вручную, а просто измерить длину строки и подставить в функцию.
#include
#include
void main()
char *str = «машина»;
>
Функция strlen() возвращает количество символов в строке. Например для строки «машина» она вернёт число 6.
Вопрос: Как сложить две строки?
Помните мы писали программу, которая c нами здоровалась? Там была строка:
И умная программка добавляла в конец ваше имя.
А если мы хотим сложить две строки, которые заранее не известны? Для этого в программировании применяется операция «склеивания» — конкатенции (знаю — жуткое слово!), которая позволяет просто сложить две строки вместе и получить одну. В языке СИ такой операции нет, но зато в библиотеке string.h есть специальная функция strncat(), которая позволяет склеивать исходную строку с подстрокой.
void main()
char kuda[20];
char *otkuda=»Федерация»;
strcpy(kuda, «Российская «); //копирование в строку kuda
strncat(kuda, otkuda, strlen(otkuda)); //склеиваем две строки, результат — в строке kuda
cout
Функция strcpy(to, from) копирует строку from в строку to. Кстати, это ещё один из способов присвоения строке значения. Функция strncat объединяет две строки, дописывая в конец строки kuda строку otkuda. Этот процесс можно сравнить с локомотивом, в конец которого на товарной станции прицепляют ещё один вагончик. Для каждого нового вагона нам понадобится функция strncat.
Обратите внимание, что у функции strncat три аргумента. Функция гибка и позволяет скопировать не всю строку, а только её часть. Если мы точно знаем сколько символов в строке otkuda, можно третьим аргументом задать число, но проще всего измерить длину строки с помощью известной нам уже функции strlen().
Вопрос: КАК из строки сделать число?
Для чего это нужно? Часто программа получает данные от пользователя в виде строки. Например, данные полученные из текстовых полей Windows — всегда строковые. И даже если пользователь ввёл число, оно всё равно будет представлено, как строка. Чтобы подставить это число в форумулу, вам придётся его конвертировать в строку.
void main()
int n;
char *str=»123456″; //объявляем строку
n=atoi(str); //конвертируем в число
В некоторых классах Windows есть методы, позволяющие сразу получать целые числа из текстовых полей, но метода, позволяющего сразу считывать числа с плавающей запятой, нет, поэтому в любом случае вам понадобится конвертирование. Для преобразования строки в число с плавающей запятой существует функция atof(char *str), которая по своему применению аналогична.
В этом примере мы используем новую для нас библиотеку «stdlib.h» — в данной библиотеке содержится большинство функций конвертирования, а также множество других функций самого разного назначения. Это библиотека очень широкого профиля.
После получения строки из поля ввода, конвертирования в число, подстановки в формулу, или куда-то ещё, ответ зачастую придётся выводить в какое-нибудь окно. Естественно, напрямую число в окно мы не сможем — оно нас просто не поймёт, и заставит выполнять обратное преобразование — теперь уже из числа в строку.
Иногда ответ должен сопровождаться каким-то текстом, например: «U = 127,24 v «. Для создания такого дружественного интерфейса удобнее использовать не саму операцию конвертирования, а записать в один буфер и число и текст.
Функция sprintf аналогична функции printf, с той лишь разницей, что вывод информации осуществляется не в какое-то устройство вывода, а в буфер данных. Используя эту функцию, мы сможем комбинировать различные типы данных в любой последовательности.
void main()
char buffer[25]; //строка, длиной 25 символов
const double f=127.24; //число с плавающей точкой
sprintf(buffer, «U = %3.2f V\n», f);
Однако, если нам необходимо просто преобразовать число в строку, можно использовать функцию конвертирования, описанную в следующем разделе.
Вопрос: КАК из числа сделать строку?
#include
void main()
<
int number = 123456;
char *string;
itoa(number, string, 10); //число 10 заботится о добавлении минуса отрицательными числам
printf(«Число = %d Строка = %s», number, string);
>
Конвертирование — очень важная задача, и в математических программах без неё никуда. Если ваша программа что-то считает, получая данные от пользователя, вы будете использовать конвертирование постоянно.
Вопрос: КАК что-то найти в строке?
Иногда нам нужно проверить строку на наличие в ней какого-нибудь символа. Например, если пользователь вводит свой E-mail хорошо бы проверить, есть ли в нём символ «at», который в России чаще называют собакой @? Кроме того, в каждом адресе электронной почты есть по крайней мере одна точка.
Следующая программа последовательно проверяет наличие в строке знака «@» и точки.
void main()
char *ptr;
printf(«Введите E-mail: «);
scanf(«%s», email);
ptr = (char *)memchr(email, ‘@’, strlen(email));
ptr = (char *)memchr(email, ‘.’, strlen(email));
printf(«\n%s не является E-mail адресом», email);
>
else printf(«\nE-mail адрес: %s успешно введён!», email);
Переменная flag — своеобразный выключатель, который имеет два состояния «истина» и «ложь». Такие переменные программисты часто так и называют «флагами» или «флажками». Они обозначают состояние. Первоначально переменная flag = 0. Но если программа не обнаруживает в строке знака «@» или точки, значение flag поменяется на 1. Условий может быть и больше (например, мы могли бы проверить, есть ли какие-то символы до знака «@» и находится ли точка после знака @, а не до него), однако работать они будут по тому же принципу.
В конце программы проверяется значение переменной flag, и если она изменила своё значение, E-mail адрес признаётся некорректным.
При разработки больших программ подобные проверки необходимо производить буквально на каждом шагу, они делают программу более надёжной и отказоустойчивой, страхуя нас от недопустимого типа данных. Согласитесь, если мы попытаемся отправить письмо на некорректный адрес, приятного в этом будет мало! Однако во избежание увеличения кода, мы заключим процедуру проверки адреса в маленькую проверочную функцию вида:
int IsEmail(char *email)
которая будет возвращать 0, если E-mail адрес был введён недостаточно корректно.
Часто производители программного обеспечения требуют регистрации и предлагают пользователю заполнить форму, в которой в том числе есть просьба указать электронный адрес. Знать ваш E-mail адрес производителю жизненно важно, чтобы впоследствии заваливать вас своей рекламой. Поэтому если вы введёте свой адрес неправильно или вообще проигнорируете эту просьбу, электронная форма откажется вас регистрировать.
Функция поиска в строке незаменима при работе с файлами (а храним мы данные именно в них — лучшего пока ничего не придумали). Есть и другие применения поиска: когда программа предлагает пользователю сохранить файл, с которым он работал, необходимо ввести его имя. Однако пользователи попадаются с совершенно разным профессиональным уровнем: кто-то вводит имена файлов с расширениями: «picture.bmp» , а кто-то и не знает, что такое расширение. Нужно предусмотреть оба случая, и в случае, если пользователь просто ввёл имя: «моя картинка. » добавить к этому имени расширение. Пример решения этой проблемы приведён ниже.
#include
#include
#include
void main()
char *ptr;
printf(«Введите имя файла: «);
scanf(«%s», filename);
ptr = (char *)memchr(filename, ‘.w’, strlen(filename));
strncat(filename, «.bmp», 4);
>
printf(«\nИмя файла: %s», filename);
Вопрос: КАК сравнить две строки?
Часто, когда вы получаете от пользователя не числовые данные, а строковые, вам надо сравнить строку с уже имеющимся эталоном. Допустим, вы хотите, чтобы пользователь зарегистрировал свою версию вашей программы и ввёл пароль. Для этого и нужна функция сравнения строк strncmp(). Она возвращает ноль, если строки одинаковы.
Следующая ниже программа вполе функциональна. Она ни за что не пропустит построннего на ваш компьютер. При желании, вы можете включить её в файл autoexec.bat. Доступ посторонним будет закрыт навеки! (Конечно если вы всё ещё пользуетесь Windows 98).
char *password=»BUSH»; //наш пароль
char enter[256]; //строка, которую будет вводить пользователь
do printf(«Введите пароль: «);
scanf(«%s», enter);
//сравниваем две строки по всей длине
ptr = strncmp(enter, password, strlen(password));
//если строки одинаковы
if (ptr == 0)
printf(«Доступ открыт»);
return(0);
>
else printf(«Введён неверный пароль!»);
>
>while(ptr!=0); //цикл повторяется, пока ptr не будет =0.
return 0;
>
Конечно в реальности никто не будет прописывать пароль в коде программы, иначе мало-мальски грамотный хаккер запросто его оттуда «достанет». Настоящие программы генерируют пароль из имени пользователя, таким образом, чтобы пароли никогда не повторялись. Также популярна онлайн регистрация, при которой пользователь получает пароль, регистрируясь на сайте фирмы. Получив такой пароль, программа преобразует его по сложному алгоритму и проверяет на соответствие какому-то правилу — например сумма кодов символов должна всегда быть равна 100 (или что-то в этом роде). Дружеский совет — никогда не давайте «говорящие» пароли, как в данном примере. Такие пароли разгадываются элементарно, путём простого перебора символов. Хороший пароль должен содержать цифры и буквенные символы разного регистра, также неплохо было бы включить в него специальные символы. В результате должно получиться нечто вроде: «$&weh!60Om17rv».
Подытожим. Мы освоили достаточно операций для работы со строками. Их хватит на первый и на второй случай. Если же вам понадобится что-то большее, читайте описания функций библиотеки string.h. В справочной системе.
Язык C++
Для работы со строкам в C++ используется тип string . В разделе про потоки мы уже создавали объекты типа string и использовали их с операторами > . Рассмотрим этот тип подробнее.
Примеры создания объектов string :
string a; // пустая строка string b("abc"); // строка проинициализирована списком символов string c1(b); // c1 является копией b string c2 = b; // c2 является копией b string d('d', 10); // d = "dddddddddd"
Строки хранят в памяти последовательность объектов char , поэтому во многих случаях со строками можно работать как с массивом. Например, обращаться к символам через индекс.
string a("abz"); char c = a[2]; // 'z' char b = a.at(1); // 'b' a[2] = 'c'; // a = "abc"
Механизмы обращения к элементу через оператор [] и с помощью метода at() отличаются. В первом случае не происходит проверки того, что индекс меньше, чем длина строки. Если это условие не выполняется, то мы приходим к ситуации неопределенного поведения. Метод at() выполняет эту проверку и генерирует исключение в случае некорректного индекса. За это более безопасное поведение мы платим процессорным временем для дополнительной проверки.
По символам строки можно пройти в цикле:
string s("abcde"); for (char ch : s) cout <ch <' '; >
Узнать длину строки можно с помощью метода size() .
Строки можно конкатенировать с помощью оператора + или метода append :
string a("Hello, "); string b("world!"); string c = a + b; // "Hello, world!" a.append(b); // a = "Hello, world!" a += b; // a = "Hello, world!world!"
Добавить символ в конец строки можно с помощью метода push_back() , а удалить последний символ — с помощью метода pop_back() .
В типе string реализованы некоторые алгоритмы. Например, можно осуществлять поиск по строке:
string line("There are two needles in this haystack with needles."); string query("needle"); size_t found = line.find(query); // found = 14 if (found != string::npos) cout <"first '" <query <"' found at: " <found <'\n'; >
Метод find() возвращает позицию первого символа, которому соответствует совпадение. Если совпадений не найдено, возвращается специальная константа. size_t — это беззнаковый целочисленный тип.
Больше возможностей типа string можно найти в документации.
Документация
- en.cppreference.com/w/cpp/string/basic_string
- en.cppreference.com/w/cpp/header/cctype
- Введение
- Настройка рабочей среды
- Язык C++
- Работа с потоками ввода-вывода
- Строки
- Контейнеры стандартной библиотеки C++
- Эффективная передача параметров в функцию
- Алгоритмы стандартной библиотеки C++
- Итераторы
- Библиотеки numeric и random
- Классы
- Наследование
- Динамическое выделение памяти
- Обобщенное программирование