C++ 字符串教程：std::string 基础、方法与陷阱

std::string：会自我管理的文本

在上一页中，你看到了智能指针如何让一个对象拥有资源并自动清理。std::string 就是把同样的思路用在文本上：它拥有一块字符缓冲区，追加内容时让它增长，字符串离开作用域时释放它。你永远不用调用 new，不用数字节数，也不用担心漏掉空终止符。

使用它需要包含 <string>。这个类位于 std 命名空间中。

#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;
}

那个 + 运算符可是在干实事：它分配一块足够容纳两部分的新缓冲区，再把它们拷贝进去。如果用裸 char*，也就是一个指向字符缓冲区的普通指针，你就得动用 strcpy 和 strcat，还得祈祷缓冲区足够大。std::string 让这一整类错误都消失了。

创建和拼接字符串

你可以用 + 拼接，但原地增长字符串的主力是 +=。它追加到已有的缓冲区上，而不是每次都生成一个全新的字符串，这在循环里很重要。

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

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

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

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

一个常见的意外：+ 需要至少有一个操作数已经是 std::string。两个字符串字面量只是 const char*，所以 "a" + "b" 无法编译：两个裸指针之间没有 operator+。先把其中一个变成 string：

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

注意最后一种写法用的是 <string> 中的 s 后缀（using namespace std::string_literals;），它直接把字面量变成 std::string。

访问字符串内部

std::string 的行为就像一个 char 容器，所以你可以按下标访问它、遍历它，也可以取出其中的片段。

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

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

    cout << word[0] << "\n";          // h  - indexing with []
    cout << word.front() << " " << word.back() << "\n";  // h o
    cout << word.substr(1, 3) << "\n"; // ell - 3 chars starting at index 1

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

substr(pos, len) 返回一个从原字符串拷贝出来的全新字符串，不会修改原字符串。注意边界：对一个 5 个字符的字符串访问 word[10] 是未定义行为，它不会抛出异常，只会读到垃圾值。如果你想要会抛出 std::out_of_range 的带检查访问，就用 word.at(10) 代替 word[10]。

另一个经典陷阱：.size() 返回的是无符号类型（size_t）。像 for (size_t i = word.size() - 1; i >= 0; --i) 这样写倒序循环永远不会结束，因为无符号的 i 永远不会小于零，它会回绕成一个巨大的数。需要倒序遍历字符串时，用有符号的下标，或者调整循环条件。

查找和替换

find 定位一个子串或字符，返回它的起始下标。找不到目标时，它返回特殊常量 std::string::npos：始终和它比较，而不要以为 find 会返回 -1。

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

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

    size_t dot = path.find('.');               // 6 - first dot
    size_t lastDot = path.rfind('.');          // 12 - last dot

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

要原地修改文本，replace(pos, len, text) 把一段内容换成新内容（长度可以不同），insert/erase 则用来添加或删除片段：

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

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

    msg.replace(7, 4, "dogs");   // replace 4 chars at index 7
    cout << msg << "\n";          // I like dogs

    msg.insert(0, "Honestly, "); // add at the front
    cout << msg << "\n";          // Honestly, I like dogs

    msg.erase(0, 10);            // remove the first 10 chars
    cout << msg << "\n";          // I like dogs
    return 0;
}

字符串与数字

文本和数字不会自己互相转换："42" 是三个字符，而不是整数 42。标准库提供了双向的转换函数。用 stoi、stod 等把文本解析成数字，用 to_string 反向转换。

#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;
}

这里有两个陷阱。第一，stoi("abc") 会抛出 std::invalid_argument，所以要用 try/catch 块保护不可信的输入。第二，to_string(3.99) 给出的是完整的 3.990000：如果你需要控制精度和格式，那是字符串流的活儿，也正是我们接下来要去的地方。

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

下一节：输入与输出

你一直在用 cout 打印字符串，但从用户那里把它们读回来另有一些意外：cin >> name 遇到第一个空格就停下，所以像“Ada Lovelace”这样的一整行需要改用 std::getline。下一页会好好讲解 C++ 的输入与输出：流运算符，读取整行，以及如何混用 >> 和 getline 而不被残留的换行符绊倒。