Добавить символ(строку) в char*
Второе задание решил выполнять таким образом: Поместить в char dop первые num символов строки source, а потом с помощью конкатенации сложить dest и dop. Однако это не получается, так как появляется ошибка.
#include #include using namespace std; int str_len (char* s) < int x = 1; int len = 0; while(x) < if (s[len] == 0) else> return len; > char* str_n_cat(char* dest, char* source, unsigned int num) < int count = 0; char dop[num]; if (str_len(source) >= num) < while(count < num) < dop[count] = dop[count] + source[count]; count++; >dest = dest + dop; > > int main()
Символы и строки
До сих пор мы работали только с числовыми данными, как целыми, так и действительными. Но очень часто (если речь идет не о сугубо научных рассчетах) приходится оперировать с текстовой информацией. В этом листочке содержится основная информация о принципах работы с символами и текстами.
Символьный тип char
Любой текст состоит из символов. Символ — это некоторый значок, изображение. Один и тот же символ можно записать по-разному, например, два человека по-разному напишут от руки букву “A”, и даже в компьютерном представлении одна и та же буква будет выглядеть по-разному, если ее отображать разными шрифтами, при этом это будет все равно один и тот же символ. Верно и другое: разные символы могут быть записаны одинаково, например, вот две разные буквы, одна — латинского алфавита, другая — русского: “A” и “А”. Несмотря на то, что они выглядят одинаково, удобней считать их разными символами.
Итак, способ хранения текстовой информации в компьютере не связан напрямую с изображением этого текста. Вместо символов хранятся их номера — числовые коды, а вот то, как выглядит символ с данным числовым кодом на экране напрямую зависит от того, какой используется шрифт для отображения символов. При этом, разумеется, следовало бы договориться о единообразном способе кодирования символов числовыми кодами, иначе текст, записанный на одном компьютере, невозможно будет прочитать на другом компьютере.
Первоначально договорились под кодирование одного символа отвести один байт, то есть 8 бит информации. Таким образом можно было закодировать 256 различных значений, то есть в записи текста можно использовать 256 различных символов. Этого достаточно, чтобы отобразить все символы латинского алфавита, цифры, знаки препинания и некоторые другие символы. Стандарт, указывающий, какие числовые коды соответствуют каким основным символам, называется ASCII. В таблицу ASCII включены символы с кодами от 0 до 127, то есть ASCII — это семибитный код. Вот так выглядит таблица ASCII:
Char Dec Oct Hex | Char Dec Oct Hex | Char Dec Oct Hex | Char Dec Oct Hex ------------------------------------------------------------------------------------- (nul) 0 0000 0x00 | (sp) 32 0040 0x20 | @ 64 0100 0x40 | ` 96 0140 0x60 (soh) 1 0001 0x01 | ! 33 0041 0x21 | A 65 0101 0x41 | a 97 0141 0x61 (stx) 2 0002 0x02 | " 34 0042 0x22 | B 66 0102 0x42 | b 98 0142 0x62 (etx) 3 0003 0x03 | # 35 0043 0x23 | C 67 0103 0x43 | c 99 0143 0x63 (eot) 4 0004 0x04 | $ 36 0044 0x24 | D 68 0104 0x44 | d 100 0144 0x64 (enq) 5 0005 0x05 | % 37 0045 0x25 | E 69 0105 0x45 | e 101 0145 0x65 (ack) 6 0006 0x06 | & 38 0046 0x26 | F 70 0106 0x46 | f 102 0146 0x66 (bel) 7 0007 0x07 | ' 39 0047 0x27 | G 71 0107 0x47 | g 103 0147 0x67 (bs) 8 0010 0x08 | ( 40 0050 0x28 | H 72 0110 0x48 | h 104 0150 0x68 (ht) 9 0011 0x09 | ) 41 0051 0x29 | I 73 0111 0x49 | i 105 0151 0x69 (nl) 10 0012 0x0a | * 42 0052 0x2a | J 74 0112 0x4a | j 106 0152 0x6a (vt) 11 0013 0x0b | + 43 0053 0x2b | K 75 0113 0x4b | k 107 0153 0x6b (np) 12 0014 0x0c | , 44 0054 0x2c | L 76 0114 0x4c | l 108 0154 0x6c (cr) 13 0015 0x0d | - 45 0055 0x2d | M 77 0115 0x4d | m 109 0155 0x6d (so) 14 0016 0x0e | . 46 0056 0x2e | N 78 0116 0x4e | n 110 0156 0x6e (si) 15 0017 0x0f | / 47 0057 0x2f | O 79 0117 0x4f | o 111 0157 0x6f (dle) 16 0020 0x10 | 0 48 0060 0x30 | P 80 0120 0x50 | p 112 0160 0x70 (dc1) 17 0021 0x11 | 1 49 0061 0x31 | Q 81 0121 0x51 | q 113 0161 0x71 (dc2) 18 0022 0x12 | 2 50 0062 0x32 | R 82 0122 0x52 | r 114 0162 0x72 (dc3) 19 0023 0x13 | 3 51 0063 0x33 | S 83 0123 0x53 | s 115 0163 0x73 (dc4) 20 0024 0x14 | 4 52 0064 0x34 | T 84 0124 0x54 | t 116 0164 0x74 (nak) 21 0025 0x15 | 5 53 0065 0x35 | U 85 0125 0x55 | u 117 0165 0x75 (syn) 22 0026 0x16 | 6 54 0066 0x36 | V 86 0126 0x56 | v 118 0166 0x76 (etb) 23 0027 0x17 | 7 55 0067 0x37 | W 87 0127 0x57 | w 119 0167 0x77 (can) 24 0030 0x18 | 8 56 0070 0x38 | X 88 0130 0x58 | x 120 0170 0x78 (em) 25 0031 0x19 | 9 57 0071 0x39 | Y 89 0131 0x59 | y 121 0171 0x79 (sub) 26 0032 0x1a | : 58 0072 0x3a | Z 90 0132 0x5a | z 122 0172 0x7a (esc) 27 0033 0x1b | ; 59 0073 0x3b | [ 91 0133 0x5b | < 123 0173 0x7b (fs) 28 0034 0x1c | < 60 0074 0x3c | \ 92 0134 0x5c | | 124 0174 0x7c (gs) 29 0035 0x1d | = 61 0075 0x3d | ] 93 0135 0x5d | >125 0175 0x7d (rs) 30 0036 0x1e | > 62 0076 0x3e | ^ 94 0136 0x5e | ~ 126 0176 0x7e (us) 31 0037 0x1f | ? 63 0077 0x3f | _ 95 0137 0x5f | (del) 127 0177 0x7f
При этом символы с кодами, меньшими 32 — это специальные управляющие символы, которые не отображаются на экране. Например, для того, чтобы обозначить конец строки в системе Linux используется один символ с кодом 10, а в системе Windows — два подряд идущих символа с кодами 13 и 10, символы с кодами 48-57 соответствуют начертанию арабских цифр (обратите внимание, символ с кодом 0 — это вовсе не символ, отображающийся на экране, как “0”), символы с кодами 65-90 — заглавные буквы буквы латинского алфавита, а если к их кодам прибавить 32, то получатся строчные буквы латинского алфавита. В промежутках между указанными диапазонами находятся знаки препинания, математические операции и прочие символы.
Но в ASCII-таблицы нет русских букв! А также нет букв сотен других национальных алфавитов. Первоначально для отображения букв национальных алфавитов использовали вторую половину возможного значения байта, то есть символы с кодами от 128 до 255. Это приводило к множеству проблем, например, поскольку 128 значений явно недостаточно для того, чтобы отобразить символы всех национальных алфавитов (даже недостаточно для того, чтобы отобразить символы одного алфавита, например, китайской письменности. Поэтому в настоящее время для кодирования символов используется стандарт Unicode, последняя версия 5.2 которого (октябрь, 2009) включает 107361 различный символ. Естественно, для кодирования Unicode-символов недостаточно одного байта на символ, поэтому используются многобайтовые кодировки (для представления одного символа необходимо несколько байт).
Мы будем работать только с символами ASCII, поэтому для представления одного символа будет использоваться только один байт.
В языке C++ для хранения однобайтового символа используется тип данных char . Переменную типа char можно рассматривать двояко: как целое число, занимающее 1 байт и способное принимать значения от -128 до 127 (тип signed char , есть также беззнаковая модификация unsigned char , принимающая значения от 0 до 255) и как один символ текста. Само по себе определение char может оказаться как знаковым, так и беззнаковым, в зависимости от операционной системы и компилятора. Поэтому использовать тип char не рекомендуется, лучше явно указывать будет ли он знаковым ( signed ) или беззнаковым ( unsigned ).
Как и целые числа, данные типа char можно складывать, вычитать, умножать и даже делить. Но если операции умножения и деления, как правило, бессмысленны, то сложение и вычитание вполне осмысленно. Например, если к символу ‘A’ прибавить 1, то получится символ ‘B’ , а если вычесть 1, то получится символ ‘@’ . То есть в следующем фрагменте кода на экран будет выведена буква B .
char c = 'A'; c = c + 1; coutВ этом примере видно, что переменным типа char можно присваивать значения, равные ASCII кодам символов, если эти символы заключать в кавычки. То есть запись 'A' будет соответствовать символу A , или ASCII коду 65.
Также в этом примере видно, что при выводе на экран переменной типа char мы увидим изображение этого символа. Как же узнать значение ASCII-кода символа? Его не нужно узнавать, сам символ - это и есть ASCII-код. А как его вывести на экран? Очень просто - нужно преобразовать значение величины типа char к значению типа int . Например, вот так:
coutИмя типа, записанное в скобочках перед значением, это и есть оператор преобразования значения к указанному типу.
Аналогично, при считывании переменной типа char через поток cout , из потока ввода считывается один символ, переменная получает значение, равное его ASCII-коду. Например, если написать программу, содержающую строчку
char c; cin >> c;запустить ее, ввести символ A (безо всяких кавычек!), то в переменную c будет записано значение 65 - ASCII-код символа A .
Переменным типа char можно и явно присваивать числовые значения. Например, можно сделать так:
#include using namespace std; int main() < unsigned char c = 'A'; cout << c << " " << (int) c << endl; c = 126; // char можно присвоить и числовое значение cout
Эта программа выведет две строки: “ A 65 ” и “ ~ 126 ”, то есть символы с ASCII-кодами 65 (A) и 126 (~) и сами ASCII-коды.
Организовать последовательное посимвольное считывание всего входного потока можно при помощи цикла while :
#include using namespace std; int main() < char c; while (cin >> c) // Цикл пока считывание успешно < // Делаем необходимые действия, // обрабатывая символ c >return 0; >В этом примере программа будет посимвольно считывать входной поток (по умолчанию — ввод с клавиатуры), пока не встретит признак конца файла. Для того, чтобы сообщить программе о завершении входного потока при вводе с клавиатуры необходимо нажать клавиши Ctrl-d в системе Linux и Ctrl-z в системе Windows.
Эта программа при считывании данных будет игнорировать символы–разделители: пробелы, символы новой строки и табуляции. Если нужно, чтобы в переменную c считывались все символы, в том числе и разделители, то необходимо для потока ввода cin установить манипулятор noskipws при помощи инструкции:
cin >> noskipws;>S; // считать строку S с клавиатуры --> >S1>>S2>>S3; --> >S) // Цикл до тех пор, пока считывание успешно --> >. -->
Строки в языке C++
Текстовая строка - это последовательность символов. Поскольку символы в строке пронумерованы, то естественным представлением для строки был бы массив символов. Так строки и представлялись в языке C - строкой считался массив символов, а для обозначения конца строки использовался символ с ASCII-кодом 0, что позволяло хранить строки переменной длины (то есть в массиве char[n] можно было хранить строки любой длины, не превосходящей n-1 . Такой способ хранения строк порождал ряд неудобств: любая строка была ограничена по длине размером массива, а чтобы вычислить длину строки необходимо было пройти по всей строке до появления нулевого символа, то есть определение длины строки требует количество операций, пропорциональное этой длине.
В языке C++ для представления строк существует более совершенный тип данных string , в основе которого лежит такой же массив символов, завершающийся нулевым символом, но содержащий еще ряд дополнительных возможностей. Для работы со строками языка C++ необходимо в начале программы подключить описание типа string , которое находится в одноименном файле:
#include
Переменная для хранения строковых данных объявляется так:
string S;Присвоить строковой переменной некоторое константное значение можно так:
S = "Hello, world!";С записью строк в тексте программы в кавычках мы уже встречались, когда выводили текст в поток cout . Обратите внимание - константы типа char записываются в одинарных кавычках, а строки - в двойных кавычках. В частности, 'A' - это символ, а "A" - это строка, состоящая из одного символа. Поэтому переменной типа char нельзя присвоить значение "A" , поскольку они имеют несовместимые типы данных.
По сути, переменная типа string является массивом символов и с каждым символом этой строки можно работать по-отдельности, обращаясь к ним по индексу, как к элементам массива. Например:
coutДля определения длины строки есть метод size() , применяемый к строке. Он возвращает целое число - количество символов в строке. Его можно использовать так:
string S; cin >> S; coutДля начала нам понадобится две операции над строками: сложение двух строк и изменение размера строки.
Основная операция над строками - сложение: например, при сложении строк "Hello, " и "world!" получится строка "Hello, world!" . Такая операция над строками называется .
Вот пример использования конкатенации строк:
string S, S1, S2; // Объявление трех строк cout > S1; // Считали строку S1 S2 = "Hello, " // Присвоили строке значение S = S2 + S1; // Использование конкатенации coutДругая операция - изменение размера строки. Для этого существует метод resize , который применяется к строке. У метода resize есть две формы записи: с одним и с двумя параметрами. Если он вызывается с одним параметром, то этот параметр задает новую длину строки. Например, так:
string S = "abcdefg" S.resize(3); coutВторой параметр метода resize задает символ, которым будут заполнены символы в строке, если размер строки увеличивается в результате изменения размера. Например:
string S = "abc" S.resize(6, 'd'); coutПри считывании строк из входного потока считываются все символы, кроме символов–разделителей (пробелов, табуляций и новых строк), которые являются границами между строками. Например, если при выполнении следующей программы
string S1, S2, S3; // объявили 3 строки cin>>S1>>S2>>S3;ввести текст ‘ Мама мыла раму ’ (с произвольным количеством пробелов между словами), то в массив S1 будет записана строка "Мама" , в S2 — "мыла" , в S3 — "раму" .
Таким образом, организовать считывание всего файла по словам, можно следующим образом:
string s; while (cin >> s) // Цикл пока считывание успешно < // Делаем необходимые действия >Если нужно считать строку со всеми пробелами, то необходимо использовать функцию getline следующим образом:
string S; getline(cin, S);В данном случае если запустить эту программу и ввести строку "Мама мыла раму" , то именно это значение и будет присвоено строке S . Считать же весь входной поток по строкам можно при помощи следующего кода:
string s; while (getline(cin, S)) // Цикл пока считывание успешно < // Делаем необходимые действия >Строки в 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
Как прибавить к строке символ c
Если надо добавить в конец строки другую строку, применяется метод append() , в который передается добавляемая строка:
#include #include int main() < std::string message< "hello">; message.append(" "); // добавляем пробел message.append("world"); // можно добавить по цепочке // message.append(" ").append("world"); std::cout
Вставка строки
Для вставки одной строки в другую применяется функция insert() . Она имеет несколько различных версий. Самая простая версия принимет индекс вставки и вставляемую строку:
#include #include int main() < std::string text ; std::string str ; text.insert(7, str); std::cout
В данном случае в строку text начиная с 7-го индекса вставляем строку str. В итоге переменная text будет равна "insert a string into a text".
Также можно вставлять строковый литерал:
std::string text ; text.insert(6, "C/"); // Hello C/C++
Можно вставлять часть подстроки:
std::string text ; std::string langs ; text.insert(6, langs, 5, 3); // Langs: C, C++
Здесь в text вставляем из переменной langs 3 символа с 5-го индекса, то есть подстроку " C,".
Среди других версий функции insert() также следует отметить версию, которая позволяет вставить определенный символ определенное число раз:
std::string text ; text.insert(8, 5, '*'); // Number: *****5678
В данном случае вставляем в строку text символ * 5 раз начиная с 8 индекса.
Замена подстроки
Для замены в строке некоторой части применяется функция replace() . Эта функция также имеет много версий, поэтому рассмотрим самые распространенные.
Самая простая версия принимает три параметра:
std::string &std::string::replace(size_t _Off, size_t _Nx, const char *_Ptr)
Первый параметр - представляет индекс, с которого надо заменять подстроку. Второй параметр - количество заменяемых символов. Третий параметр - на какую строку надо заменить. Пример:
#include #include int main() < std::string text ; text.replace(6, 4, "C++"); // Lang: C++ std::cout
Здесь в строке text заменяем 4 символа с 6-го индекса на строку "C++". Таким образом, из строки "Lang: Java" мы получим строку "Lang: C++".
В предыдущем примере символы заменялись на строковый литерал. Но также можно заменять на объект string:
std::string text ; std::string lang <"C++">; text.replace(6, 4, lang); // Lang: C++
Нередко стоит задача заменить какой-то определенную подстроку, индекс которой может быть не известен. В этом случае мы можем воспользоваться поиском в строке, чтобы найти индекс подстроки и ее размер. Например, возьмем текст "Hello, Tom!" и заменим подстроку "Tom" на "Bob":
#include #include int main() < std::string text ; const std::string separators ; // разделители слова size_t start ; // находим позицию подстроки size_t end; // Находим конец подстроки if(end == std::string::npos) // если разделители слова не найдены < end = text.length(); >text.replace(start, end - start, "Alice"); // заменяем подстроку std::cout
Здесь находим позицию первого символа подстроки "Tom" в тексте и сохраняем ее в переменную start. Символ, следующий за последним символом подстроки "Tom", находится путем поиска символа разделителя из строки separators с помощью функции find_first_of() . Далее используем найденные позиции индекса в replace() .
Однако в тексте может быть множество вхождений определенной подстроки (в нашем случае строки "Tom"), и может встать задача заменить все эти вхождения. Для этого мы можем использовать циклы:
#include #include int main() < std::string text ; std::string old_str; // какую подстроку заменить std::string new_str; // на какую строку заменить size_t start ; // находим позицию подстроки while (start != std::string::npos) // находим и заменяем все вхождения строки old_str < text.replace(start, old_str.length(), new_str); // Замена old_str на new_str start = text.find(old_str, start + new_str.length()); >std::cout
Здесь сначала находим индекс первого вхождения подстроки, которую надо заменить, и сохраняем этот индекс в переменную start. В цикле заменяем последовательно все вхождения подстроки. После каждой замены находим индекс следующего вхождения, сохраняем его в переменную start и повторяем цикл. Когда больше нет вхождений подстроки в текст, start будет содержать значение std::string::npos , что завершает цикл.
Из других версий функции replace() можно выделить функцию, которая заменяет подстроку определенным символом, который повторяется определенное количество раз:
std::string text ; text.replace(9, 6, 5, '*'); // Phone: +1*****8901
Здесь заменяет в строке text 6 символов начиная с 9-го индекса на 5 символов *.
Удаление символов
Если надо не просто заменить символы, а удалить их из текста, также можно использовать функцию replace() - в этом случае удаляемые символы фактически заменяются на пустую строку:
#include #include int main() < std::string text ; const std::string empty; text.replace(5, 4, empty); // Замена "Tom" на пустую строку std::cout
Однако С++ также предоставляет для удаления символов специальную функцию - erase() . В качестве параметров она принимает начальный индекс удаления и количество удаляемых символов:
#include #include int main() < std::string text ; text.erase(5, 4); // удаляем 4 символа с 5-го индекса std::cout
Аналогично можно удалить все вхождения определенной подстроки:
#include #include int main() < std::string text ; std::string to_delete; // какую подстроку удалить size_t start ; // находим позицию подстроки while (start != std::string::npos) // находим и удаляем все вхождения to_delete < text.erase(start, to_delete.length()); start = text.find(to_delete, start + to_delete.length()); >std::cout
Функция erase() имеет ряд дополнительных версий. Так, можно оставить определенное количество символов с начала строки, а остальные удалить:
std::string text ; text.erase(5); // удаляем все кроме первых 5 символов - остается "Hello"
Если в функцию не передается никаких параметров, то она удаляет все символы, и в результате получаем пустую строку:
std::string text ; text.erase(); // пустая строка
Стоит отметить, что в стандарт С++20 была добавлена функция std::erase() , которая удаляет все вхождения определенного символа в строке:
#include #include int main() < std::string text ; std::erase(text, 'T'); // Удаляем символ T std::cout
В данном случае удаляем из строки text символ T.