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C++ 字符串与字符数组的 10 种转换方法：从入门到精通

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你好，我是老王。在 C++ 编程中，字符串 (string) 和字符数组 (char array) 的转换是经常遇到的问题。虽然 C++ 标准库提供了 std::string 类，简化了字符串的处理，但在某些场景下，我们仍然需要与 C 风格的字符数组交互。比如，调用 C 语言编写的 API，或者需要更底层的内存控制。所以，熟练掌握字符串和字符数组之间的转换方法，对每个 C++ 程序员来说都至关重要。

本文将详细介绍 10 种常见的转换方法，涵盖从初学者到进阶者的各种需求。我会尽量用通俗易懂的语言，结合实际的代码示例，让你能够轻松掌握这些技巧。 让我们一起开始吧！

1. std::string 转 const char* (最常用)

这是最常见的转换方式。std::string 提供了 c_str() 和 data() 两个成员函数，可以将字符串转换为 C 风格的 const char*。

  • c_str(): 返回一个指向以空字符结尾的字符数组的指针。通常用于需要 C 风格字符串作为输入的情况。
  • data(): 返回一个指向字符数组的指针，不保证以空字符结尾。如果需要保证字符串以空字符结尾，请手动添加。
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello, world!";

    // 使用 c_str()
    const char* cstr1 = str.c_str();
    std::cout << "cstr1: " << cstr1 << std::endl; // 输出: cstr1: Hello, world!

    // 使用 data()
    const char* cstr2 = str.data();
    std::cout << "cstr2: " << cstr2 << std::endl; // 输出: cstr2: Hello, world!

    return 0;
}

注意： c_str() 和 data() 返回的指针指向的内存由 std::string 管理，不要试图修改该内存，也不要在 std::string 对象被销毁后使用这些指针。

2. std::string 转 char* (需要谨慎)

将 std::string 转换为 char* 需要特别小心，因为这涉及到对字符串内容的修改。通常情况下，不推荐直接将 std::string 转换为 char*，除非你非常清楚自己在做什么。

方法一：使用 strcpy 或 memcpy 复制字符串

这种方法创建了一个新的字符数组，并将 std::string 的内容复制到该数组中。 

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring> // 或者 <string.h>

int main() {
    std::string str = "Hello, world!";
    size_t len = str.length();

    // 分配足够的空间，包括空字符
    char* cstr = new char[len + 1];

    // 使用 strcpy
    strcpy(cstr, str.c_str());
    // 或者使用 memcpy
    // memcpy(cstr, str.c_str(), len + 1);

    std::cout << "cstr: " << cstr << std::endl; // 输出: cstr: Hello, world!

    // 修改 cstr
    cstr[0] = 'h';
    std::cout << "cstr: " << cstr << std::endl; // 输出: cstr: hello, world!

    delete[] cstr; // 释放内存
    cstr = nullptr;
    return 0;
}

注意：

  • 需要手动分配足够的内存。
  • 需要手动释放内存，防止内存泄漏。
  • strcpy 存在安全隐患，可能导致缓冲区溢出。建议使用 strncpy 或 memcpy，并确保目标缓冲区足够大。

方法二：使用 &str[0] (不推荐)

std::string 内部通常使用一个 char 数组来存储字符串数据。理论上，你可以通过 &str[0] 获取指向该数组的指针。 

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello, world!";

    // 获取指向内部字符数组的指针 (不推荐)
    char* cstr = &str[0];

    std::cout << "cstr: " << cstr << std::endl; // 输出: cstr: Hello, world!

    // 修改 cstr
    cstr[0] = 'h';
    std::cout << "str: " << str << std::endl; // 输出: str: hello, world!

    return 0;
}

警告：

  • 这种方法依赖于 std::string 的内部实现，不保证在所有编译器或标准库版本中都有效。
  • std::string 可能会在内部重新分配内存，导致 &str[0] 指针失效。
  • 不推荐在 Release 版本中使用。

3. const char* 转 std::string (最常用)

这是将 C 风格字符串转换为 std::string 的最简单方法。 std::string 的构造函数接受 const char* 作为参数。 

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    const char* cstr = "Hello, world!";
    std::string str(cstr);

    std::cout << "str: " << str << std::endl; // 输出: str: Hello, world!

    return 0;
}

4. char* 转 std::string (也常用)

与 const char* 类似，std::string 的构造函数也接受 char* 作为参数。 

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    char cstr[] = "Hello, world!";
    std::string str(cstr);

    std::cout << "str: " << str << std::endl; // 输出: str: Hello, world!

    return 0;
}

5. 字符数组转 std::string (利用构造函数)

除了直接使用 char*，你还可以使用字符数组的起始地址和长度来构造 std::string。 

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    char carr[] = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ', 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '!', '\0' };
    size_t len = sizeof(carr) / sizeof(carr[0]) - 1; // 减去空字符
    std::string str(carr, len);

    std::cout << "str: " << str << std::endl; // 输出: str: Hello, world!

    return 0;
}

6. 字符串拼接：std::string 和 const char* (简单)

std::string 提供了 += 运算符，可以方便地将 const char* 拼接到字符串的末尾。 

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello";
    const char* cstr = ", world!";

    str += cstr;
    std::cout << "str: " << str << std::endl; // 输出: str: Hello, world!

    return 0;
}

7. 字符串拼接：std::string 和 char* (也简单)

与 const char* 类似，+= 运算符也支持将 char* 拼接到字符串的末尾。 

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str = "Hello";
    char cstr[] = ", world!";

    str += cstr;
    std::cout << "str: " << str << std::endl; // 输出: str: Hello, world!

    return 0;
}

8. 使用 std::stringstream 进行转换 (灵活)

std::stringstream 是一个非常有用的工具，可以用于在字符串和各种数据类型之间进行转换。

const char* 转 std::string: 

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>

int main() {
    const char* cstr = "Hello, world!";
    std::stringstream ss;
    ss << cstr;
    std::string str = ss.str();

    std::cout << "str: " << str << std::endl; // 输出: str: Hello, world!

    return 0;
}

char* 转 std::string: 

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>

int main() {
    char cstr[] = "Hello, world!";
    std::stringstream ss;
    ss << cstr;
    std::string str = ss.str();

    std::cout << "str: " << str << std::endl; // 输出: str: Hello, world!

    return 0;
}

优点：

  • 可以方便地进行多种数据类型之间的转换。
  • 可以进行格式化输出。

缺点：

  • 比直接使用构造函数稍慢。

9. 使用 std::copy 进行字符数组拷贝 (底层)

std::copy 算法可以用于将字符数组的内容复制到 std::string 的内部存储中。 

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>  // 包含 std::copy
#include <iterator>   // 包含 std::back_inserter

int main() {
    char carr[] = "Hello, world!";
    std::string str;

    std::copy(carr, carr + strlen(carr), std::back_inserter(str));

    std::cout << "str: " << str << std::endl; // 输出: str: Hello, world!

    return 0;
}

说明：

  • std::back_inserter(str) 返回一个插入迭代器，它将元素添加到 str 的末尾。
  • strlen(carr) 获取字符数组的长度。

10. 使用 assign 方法进行字符数组赋值 (灵活)

std::string 的 assign 方法提供了更灵活的字符串赋值方式，可以从字符数组中复制指定长度的字符。 

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    char carr[] = "Hello, world!";
    size_t len = strlen(carr);

    std::string str;
    str.assign(carr, len);

    std::cout << "str: " << str << std::endl; // 输出: str: Hello, world!

    return 0;
}

assign 方法的其他用法：

  • str.assign(cstr, n): 从 cstr 中复制前 n 个字符到 str。
  • str.assign(n, ch): 将 str 赋值为 n 个字符 ch 的重复。

总结

掌握 C++ 字符串和字符数组之间的转换方法，可以让你更灵活地处理字符串，并与 C 语言库进行交互。 我总结了 10 种常用的转换方法，希望能帮助你解决实际开发中的问题。

  • std::string 转 const char*: 使用 c_str() 或 data()。
  • std::string 转 char*: 谨慎使用，推荐使用 strcpy 或 memcpy 复制字符串，并手动管理内存。
  • const char* 转 std::string: 使用构造函数。
  • char* 转 std::string: 使用构造函数。
  • 字符数组转 std::string: 使用构造函数，指定起始地址和长度。
  • 字符串拼接: 使用 += 运算符。
  • 使用 std::stringstream 进行转换: 灵活，可以进行多种数据类型转换。
  • 使用 std::copy 进行字符数组拷贝: 底层，需要使用插入迭代器。
  • 使用 assign 方法进行字符数组赋值: 灵活，可以指定复制的字符数量。

希望这篇文章对你有所帮助。如果你有任何问题或建议，欢迎在评论区留言。 祝你编程愉快！

老王侃码 C++字符串字符数组

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