السلاسل النصية في C++: أساسيات std::string والدوال والمزالق

std::string: نص يدير نفسه بنفسه

في الصفحة السابقة رأيت كيف تتيح المؤشرات الذكية لكائن أن يمتلك موردًا ويُنظّفه تلقائيًا. وstd::string هو الفكرة نفسها مطبَّقة على النص: فهو يمتلك مخزنًا مؤقتًا من المحارف، ويوسّعه عند الإضافة، ويحرّره عندما تخرج السلسلة من النطاق. لن تستدعي new أبدًا، ولن تعدّ البايتات، ولن تقلق بشأن محرف إنهاء صفري مفقود.

لاستخدامه، ضمِّن <string>. يقع الصنف في فضاء الأسماء std.

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string name = "Ada";
    string greeting = "Hello, " + name + "!";

    cout << greeting << "\n";          // Hello, Ada!
    cout << "Length: " << name.size() << "\n";  // 3
    return 0;
}

يقوم المعامل + بعمل حقيقي - فهو يحجز مخزنًا مؤقتًا جديدًا كبيرًا بما يكفي للجزأين معًا وينسخهما داخله. أما مع char* خام فستلجأ إلى strcpy وstrcat وتأمل أن يكون مخزنك المؤقت كبيرًا بما يكفي. وstd::string يجعل هذه الفئة من الأخطاء بأكملها تختفي.

بناء السلاسل ودمجها

يمكنك الدمج بـ +، لكن أداة العمل الأساسية لتنمية سلسلة في مكانها هي +=. فهي تُلحق بالمخزن المؤقت القائم بدلًا من إنتاج سلسلة جديدة تمامًا في كل مرة، وهذا مهم داخل الحلقات.

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string sentence;                  // تبدأ فارغة
    string words[] = {"the", "quick", "brown", "fox"};

    for (const string& w : words) {
        sentence += w;
        sentence += " ";
    }

    cout << sentence << "\n";         // the quick brown fox
    return 0;
}

مفاجأة شائعة: يتطلب + أن يكون أحد المعاملين على الأقل من نوع std::string بالفعل. فالحرفيّتان النصيّتان مجرد const char*، لذا فإن "a" + "b" لا يُترجَم - إذ لا يوجد operator+ لمؤشرين خامين. اجعل أحدهما سلسلة أولًا:

string s = "a" + "b";              // error: can't add two const char*
string s = string("a") + "b";      // fine - left side is a std::string
string s = "a"s + "b";             // fine in C++14+, the "s" literal suffix

لاحظ أن الصيغة الأخيرة تستخدم اللاحقة s من <string> (using namespace std::string_literals;)، التي تحوّل الحرفيّة مباشرةً إلى std::string.

الوصول إلى داخل السلسلة

يتصرّف std::string مثل حاوية من char، فيمكنك فهرسته والمرور عليه وطلب أجزاء منه.

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string word = "hello";

    cout << word[0] << "\n";          // h  - الفهرسة باستخدام []
    cout << word.front() << " " << word.back() << "\n";  // h o
    cout << word.substr(1, 3) << "\n"; // ell - ثلاثة محارف ابتداءً من الفهرس 1

    for (char c : word) {
        cout << c << '-';             // h-e-l-l-o-
    }
    cout << "\n";
    return 0;
}

تُعيد substr(pos, len) سلسلة جديدة تمامًا منسوخة من الأصل؛ وهي لا تعدّل المصدر. انتبه للحدود: فاستخدام word[10] على سلسلة من 5 محارف هو سلوك غير معرَّف - لن يُطلق استثناءً، بل سيقرأ بيانات عشوائية. وإذا أردت وصولًا مُتحقَّقًا منه يُطلق std::out_of_range، فاستخدم word.at(10) بدلًا من word[10].

مزلق كلاسيكي آخر: تُعيد .size() نوعًا غير مُشار (size_t). وكتابة حلقة عكسية مثل for (size_t i = word.size() - 1; i >= 0; --i) لا تنتهي أبدًا، لأن i غير المُشار لا يمكن أن ينزل دون الصفر - بل يلتف ليصبح رقمًا ضخمًا. استخدم فهرسًا مُشارًا أو أعد بناء الشرط عندما تحتاج إلى المرور على السلسلة بالعكس.

البحث والاستبدال

تحدّد find سلسلة فرعية أو محرفًا وتُعيد فهرس البداية. وعندما يكون الهدف غير موجود، تُعيد الثابت الخاص std::string::npos - قارن دائمًا به بدلًا من افتراض أن find تُعيد -1.

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string path = "report.final.pdf";

    size_t dot = path.find('.');               // 6 - أول نقطة
    size_t lastDot = path.rfind('.');          // 12 - آخر نقطة

    if (lastDot != string::npos) {
        cout << "Extension: " << path.substr(lastDot + 1) << "\n"; // pdf
        cout << "Base: " << path.substr(0, lastDot) << "\n";       // report.final
    }
    return 0;
}

لتغيير النص في مكانه، تستبدل replace(pos, len, text) مقطعًا بمحتوى جديد (قد يكون بطول مختلف)، بينما تضيف insert/erase أجزاءً أو تزيلها:

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string msg = "I like cats";

    msg.replace(7, 4, "dogs");   // استبدال 4 محارف عند الفهرس 7
    cout << msg << "\n";          // I like dogs

    msg.insert(0, "Honestly, "); // الإضافة في البداية
    cout << msg << "\n";          // Honestly, I like dogs

    msg.erase(0, 10);            // إزالة أول 10 محارف
    cout << msg << "\n";          // I like dogs
    return 0;
}

السلاسل والأرقام

النص والأرقام لا يتحوّلان من تلقاء نفسيهما - فـ "42" هي ثلاثة محارف، وليست العدد الصحيح 42. تمنحك المكتبة القياسية دوال تحويل في كلا الاتجاهين. استخدم stoi وstod وأخواتها لتحليل النص إلى أرقام، وto_string للاتجاه المعاكس.

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string countText = "42";
    int count = stoi(countText) + 8;     // 50

    double price = 3.99;
    string label = "Price: $" + to_string(price);

    cout << count << "\n";               // 50
    cout << label << "\n";               // Price: $3.990000
    return 0;
}

هناك مزلقان هنا. الأول، أن stoi("abc") تُطلق std::invalid_argument، لذا احمِ الدخل غير الموثوق بـ try/catch. والثاني، أن to_string(3.99) تعطي القيمة الكاملة 3.990000 - فإن احتجت إلى التحكم في الدقة والتنسيق، فتلك مهمة تيارات السلاسل (string streams)، وهي بالضبط وجهتنا التالية.

try {
    int n = std::stoi(userInput);
} catch (const std::invalid_argument&) {
    std::cout << "That wasn't a number.\n";
}

التالي: الإدخال والإخراج

ظللت تطبع السلاسل بـ cout طوال الوقت، لكن قراءتها من المستخدم لها مفاجآتها الخاصة - فـ cin >> name يتوقف عند أول مسافة، لذا فإن سطرًا كاملًا مثل "Ada Lovelace" يحتاج إلى std::getline بدلًا منه. تتناول الصفحة التالية الإدخال والإخراج في C++ كما ينبغي: معاملات التيار، وقراءة الأسطر كاملةً، ومزج >> مع getline دون التعثّر بأسطر جديدة متبقّية.