C++ 中的 string

访问单个字符#

• operator[]：s[i]。不检查越界，效率高，但越界为导致未定义行为。
• at()：s.at[i]。检查越界，越界会抛出 std::out_of_range 异常。
• front() / back()：访问首尾字符。

C 风格字符串#

• c_str()：返回 const char*，以 NULL 结尾。主要用于兼容旧式 C 接口（如 printf）。
• data()：C++11 前不保证 NULL 结尾，C++11 后与 c_str() 基本一致。

遍历#

1
std::string s = "Hello, World";
2

3
// 1. 基于下标
4
for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i) { /* ... */ }
5

6
// 2. 基于迭代器
7
for (auto it = s.begin(); it != s.end(); ++i) { /* ... */}
8

9
// 3. 基于范围 for 循环（C++11，推荐）
10
for (char c: s) { /* ... */ }       // 值拷贝
11
for (char& c: s) { c = toupper(c) } // 引用修改

数值转字符串 std::to_string(value)#

1
std::string s = std::to_string(3.14); // "3.140000"

字符串转数值#

• std::stoi(s)：int
• std::stol(s)：long
• std::stod(s)：double
• 注意：这些函数会处理前导空格，但遇到非法字符会抛异常

C++17：std::string_view#

std::string 是 “拥有者”，其拷贝开销大。std::string_view 只是一个 “观察者”（包含指针和长度），零拷贝。

函数参数尽量使用 std::string_view 代替 const std::string&，特别是当你只需要读取字符串内容时。

1
// 避免了临时 std::string 对象的构造和内存分配
2
void print_prefix(std::string_view sv) {
3
    i f(sv.substr(0, 3) == "Pre") { // substr 也是 O(1) 操作
4
        // ...
5
    }
6
}

C++20#

填补了长期以来 C++ std::string 缺少高频接口的遗憾：

• s.starts_with("prefix")：判断前缀
• s.ends_with("suffix")：判断后缀
• s.contains("sub")：判断包含

SSO（Small String Optimization）#

原理：为了避免短字符串频繁的堆内存分配（Heap Allocation），std::string 内部通常有一个小的栈缓冲区（通常 15 或 22 字节，取决于编译器实现）。

效果：

• 如果字符串很短（例如："Hello"），直接存放在栈上对象内部，无 malloc，速度极快。
• 如果字符串变长，才会在堆上分配内存，指针指向堆。

COW（Copy-On-Write）#

在 C++11 之后已被废弃。现在的标准规定 std::string 不允许使用 COW。这意味着 std::string a = b; 一定会发生深拷贝（除非使用 std::move）。

参数传递#

• 只读不拥有：C++17 前用 const std::string&，C++17 后优先用 std::string_view。
• 需要修改：用 std::string&。
• 需要拥有权（Sink）：可以直接传值 std::string 并配合 std::move。

性能优化#

• 在循环中追加字符串前，先用 reserve() 预留空间（写在循环之前）。
• 尽量避免在循环内部频繁构造 std::string。
• 换行符优先用 \n 而不是 std::endl（除非你需要立即刷新缓冲区）。

安全性#

• 永远不要对 c_str() 返回的指针进行 delete 操作。
• 当 string 对象被修改或销毁后，之前获取的 iterators、references 和 pointers（如 c_str() 的结果）可能会失效。