C++ 与 C 字符串

C++与C字符串

介绍

在C++和C的混合编程中，字符串处理是一个常见且重要的主题。由于C++和C对字符串的处理方式不同，理解它们之间的交互对于编写高效、兼容的代码至关重要。

C语言使用以空字符（'\0'）结尾的字符数组（即C风格字符串）来表示字符串，而C++则提供了更高级的std::string类。当需要在C++代码中调用C库函数，或者在C代码中使用C++库时，字符串的转换和互操作性就显得尤为重要。

C风格字符串

C风格字符串是简单的字符数组，以空字符（'\0'）作为结束标志。例如：

char str[] = "Hello, World!";

这里，str是一个包含14个字符的数组（包括结尾的'\0'）。

基本操作

C提供了一系列函数来处理C风格字符串，如strlen, strcpy, strcat等。例如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char str1[] = "Hello";
    char str2[] = "World";
    char result[20];

    strcpy(result, str1);  // 复制str1到result
    strcat(result, " ");   // 拼接空格
    strcat(result, str2);  // 拼接str2

    printf("%s\n", result); // 输出: Hello World
    return 0;
}

C++的std::string

C++的std::string类提供了更安全、更便捷的字符串操作。例如：

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str1 = "Hello";
    std::string str2 = "World";
    std::string result = str1 + " " + str2;

    std::cout << result << std::endl; // 输出: Hello World
    return 0;
}

C++与C字符串的转换

由于C++和C字符串的表示方式不同，转换是常见的需求。

C风格字符串转std::string

可以直接用C风格字符串初始化或赋值给std::string：

const char* cStr = "Hello, C!";
std::string cppStr = cStr; // 隐式转换

std::string转C风格字符串

使用c_str()或data()方法：

std::string cppStr = "Hello, C++!";
const char* cStr = cppStr.c_str(); // 返回以空字符结尾的C风格字符串

注意：返回的指针在std::string修改或销毁后可能失效。

实际应用案例

调用C库函数

许多C库函数（如fopen, strerror）需要C风格字符串。例如：

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstdio>

int main() {
    std::string filename = "example.txt";
    FILE* file = fopen(filename.c_str(), "r"); // 必须转换为C风格字符串
    if (file) {
        std::cout << "File opened successfully." << std::endl;
        fclose(file);
    } else {
        std::cerr << "Failed to open file." << std::endl;
    }
    return 0;
}

性能考虑

频繁转换可能影响性能。例如，在循环中避免重复调用c_str()：

std::string cppStr = "data";
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
    const char* cStr = cppStr.c_str(); // 每次循环都调用
    // 使用cStr...
}

更好的做法是在循环外调用一次：

std::string cppStr = "data";
const char* cStr = cppStr.c_str(); // 只调用一次
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
    // 使用cStr...
}

内存管理

C风格字符串需要手动管理内存，而std::string自动管理内存。例如：

char* cStr = new char[20];
strcpy(cStr, "Dynamic C string");
// 必须手动释放内存
delete[] cStr;

std::string cppStr = "Dynamic C++ string";
// 无需手动释放

总结

特性	C风格字符串	C++的std::string
表示方式	字符数组	类对象
内存管理	手动	自动
安全性	低（易缓冲区溢出）	高
功能性	基本操作	丰富的方法

进一步阅读

• C字符串处理
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