Stringhe in C++: std::string, metodi e trappole

std::string: testo che si gestisce da solo

Nella pagina precedente hai visto come gli smart pointer permettono a un oggetto di possedere una risorsa e liberarla automaticamente. std::string è la stessa idea applicata al testo: possiede un buffer di caratteri, lo fa crescere quando aggiungi qualcosa e lo libera quando la stringa esce dallo scope. Non chiami mai new, non conti mai i byte e non ti preoccupi mai di un terminatore nullo mancante.

Per usarla, includi <string>. La classe si trova nel namespace 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;
}

Quell'operatore + fa un lavoro vero: alloca un nuovo buffer abbastanza grande per entrambi i pezzi e li copia dentro. Con un char* grezzo, cioè un semplice puntatore a un buffer di caratteri, dovresti ricorrere a strcpy e strcat sperando che il buffer fosse abbastanza grande. std::string fa sparire tutta questa categoria di errori.

Costruire e unire stringhe

Puoi concatenare con +, ma lo strumento principale per far crescere una stringa sul posto è +=. Aggiunge al buffer esistente invece di produrre ogni volta una stringa nuova, e dentro i cicli questo conta.

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

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

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

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

Una sorpresa comune: + richiede che almeno uno degli operandi sia già una std::string. Due letterali stringa sono solo const char*, quindi "a" + "b" non compila: non esiste un operator+ per due puntatori grezzi. Trasforma prima uno dei due in una stringa:

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

Nota che l'ultima forma usa il suffisso s di <string> (using namespace std::string_literals;), che trasforma un letterale direttamente in una std::string.

Accedere al contenuto di una stringa

Una std::string si comporta come un container di char, quindi puoi indicizzarla, ciclarci sopra e chiederne dei pezzi.

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

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

    cout << word[0] << "\n";          // h: accesso con []
    cout << word.front() << " " << word.back() << "\n";  // h o
    cout << word.substr(1, 3) << "\n"; // ell: 3 caratteri a partire dall'indice 1

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

substr(pos, len) restituisce una stringa nuova copiata dall'originale; non modifica la sorgente. Attenzione ai limiti: word[10] su una stringa di 5 caratteri è undefined behavior. Non lancia eccezioni, legge solo spazzatura. Se vuoi un accesso controllato che lancia std::out_of_range, usa word.at(10) invece di word[10].

Un'altra trappola classica: .size() restituisce un tipo senza segno (size_t). Scrivere un ciclo all'indietro come for (size_t i = word.size() - 1; i >= 0; --i) non termina mai, perché una i senza segno non può mai scendere sotto zero: ricomincia da un numero enorme. Usa un indice con segno o riorganizza la condizione quando devi percorrere una stringa al contrario.

Cercare e sostituire

find individua una sottostringa o un carattere e restituisce l'indice iniziale. Quando l'obiettivo non c'è, restituisce la costante speciale std::string::npos: confronta sempre con quella invece di dare per scontato che find restituisca -1.

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

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

    size_t dot = path.find('.');               // 6: primo punto
    size_t lastDot = path.rfind('.');          // 12: ultimo punto

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

Per modificare il testo sul posto, replace(pos, len, text) sostituisce un tratto con un contenuto nuovo (che può avere una lunghezza diversa), e insert/erase aggiungono o rimuovono pezzi:

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

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

    msg.replace(7, 4, "dogs");   // sostituisce 4 caratteri dall'indice 7
    cout << msg << "\n";          // I like dogs

    msg.insert(0, "Honestly, "); // aggiunge all'inizio
    cout << msg << "\n";          // Honestly, I like dogs

    msg.erase(0, 10);            // rimuove i primi 10 caratteri
    cout << msg << "\n";          // I like dogs
    return 0;
}

Stringhe e numeri

Testo e numeri non si convertono da soli: "42" sono tre caratteri, non l'intero 42. La libreria standard ti offre funzioni di conversione in entrambe le direzioni. Usa stoi, stod e simili per trasformare il testo in numeri, e to_string per la direzione opposta.

#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;
}

Due trappole qui. Primo, stoi("abc") lancia std::invalid_argument, quindi proteggi l'input non affidabile con un blocco try/catch. Secondo, to_string(3.99) produce il completo 3.990000: se ti serve controllare precisione e formattazione, è un compito per gli string stream, ed è proprio lì che andiamo adesso.

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

Prossimo passo: input e output

Hai sempre stampato stringhe con cout, ma leggerle dall'utente riserva le sue sorprese: cin >> name si ferma al primo spazio, quindi una riga intera come "Ada Lovelace" richiede invece std::getline. La prossima pagina tratta come si deve input e output in C++: operatori di stream, lettura di righe intere e come usare insieme >> e getline senza inciampare nei ritorni a capo rimasti nel buffer.