C++ 字符串比较

C++字符串比较是编程中处理文本数据时的基本操作之一，用于判断两个字符串的内容是否相同或确定它们的字典序关系。本教程将详细介绍C++中比较字符串的各种方法，包括标准库函数、运算符重载以及自定义比较逻辑的实现。

概述[编辑 | 编辑源代码]

在C++中，字符串比较可以通过多种方式实现，主要取决于使用的字符串类型：

C风格字符串（以空字符\0结尾的字符数组）
std::string（C++标准库中的字符串类）
std::string_view（C++17引入的非拥有字符串视图）

比较操作通常返回以下结果之一：

如果字符串相等，返回0
如果第一个字符串在字典序中较小，返回负值
如果第一个字符串在字典序中较大，返回正值

比较方法[编辑 | 编辑源代码]

1. 使用比较运算符[编辑 | 编辑源代码]

std::string类重载了关系运算符（==, !=, <, <=, >, >=），可直接用于字符串比较。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str1 = "apple";
    std::string str2 = "banana";
    
    // 相等比较
    if (str1 == str2) {
        std::cout << "Strings are equal\n";
    } else {
        std::cout << "Strings are not equal\n";
    }
    
    // 字典序比较
    if (str1 < str2) {
        std::cout << str1 << " comes before " << str2 << "\n";
    } else {
        std::cout << str2 << " comes before " << str1 << "\n";
    }
    
    return 0;
}

输出:

Strings are not equal
apple comes before banana

2. 使用compare()成员函数[编辑 | 编辑源代码]

std::string::compare()提供更灵活的比较方式，可以比较整个字符串或子串。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str1 = "hello";
    std::string str2 = "world";
    std::string str3 = "hello";
    
    // 比较整个字符串
    int result1 = str1.compare(str2);
    int result2 = str1.compare(str3);
    
    std::cout << "Comparison result (hello vs world): " << result1 << "\n";
    std::cout << "Comparison result (hello vs hello): " << result2 << "\n";
    
    // 比较子串
    int result3 = str1.compare(0, 3, str2, 0, 3); // 比较"hel"和"wor"
    std::cout << "Substring comparison result: " << result3 << "\n";
    
    return 0;
}

输出:

Comparison result (hello vs world): -15
Comparison result (hello vs hello): 0
Substring comparison result: -15

3. C风格字符串比较[编辑 | 编辑源代码]

对于C风格字符串，使用<cstring>头文件中的函数：

#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
    const char* str1 = "apple";
    const char* str2 = "banana";
    
    int result = strcmp(str1, str2);
    
    if (result == 0) {
        std::cout << "Strings are equal\n";
    } else if (result < 0) {
        std::cout << str1 << " comes before " << str2 << "\n";
    } else {
        std::cout << str2 << " comes before " << str1 << "\n";
    }
    
    return 0;
}

输出:

apple comes before banana

比较算法分析[编辑 | 编辑源代码]

字符串比较的时间复杂度通常是O(n)，其中n是字符串的长度。比较过程会逐个字符进行，直到发现差异或到达字符串末尾。

高级主题[编辑 | 编辑源代码]

1. 不区分大小写的比较[编辑 | 编辑源代码]

标准库没有直接提供不区分大小写的比较，但可以通过转换字符串实现：

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <cctype>

bool caseInsensitiveCompare(const std::string& a, const std::string& b) {
    return std::equal(a.begin(), a.end(), b.begin(), b.end(),
        [](char a, char b) {
            return std::tolower(a) == std::tolower(b);
        });
}

int main() {
    std::string str1 = "Hello";
    std::string str2 = "hElLo";
    
    if (caseInsensitiveCompare(str1, str2)) {
        std::cout << "Strings are equal (case insensitive)\n";
    } else {
        std::cout << "Strings are not equal\n";
    }
    
    return 0;
}

输出:

Strings are equal (case insensitive)

2. 使用string_view比较[编辑 | 编辑源代码]

std::string_view提供轻量级的字符串比较，不涉及内存分配：

#include <iostream>
#include <string_view>

int main() {
    std::string_view sv1 = "apple";
    std::string_view sv2 = "applet";
    
    if (sv1 == sv2) {
        std::cout << "Equal\n";
    } else if (sv1 < sv2) {
        std::cout << sv1 << " is less than " << sv2 << "\n";
    } else {
        std::cout << sv1 << " is greater than " << sv2 << "\n";
    }
    
    return 0;
}

输出:

apple is less than applet

实际应用案例[编辑 | 编辑源代码]

案例1：用户登录验证[编辑 | 编辑源代码]

#include <iostream>
#include <string>

bool validateCredentials(const std::string& username, 
                        const std::string& password) {
    const std::string correctUsername = "admin";
    const std::string correctPassword = "secure123";
    
    return (username == correctUsername) && (password == correctPassword);
}

int main() {
    std::string inputUser, inputPass;
    std::cout << "Enter username: ";
    std::cin >> inputUser;
    std::cout << "Enter password: ";
    std::cin >> inputPass;
    
    if (validateCredentials(inputUser, inputPass)) {
        std::cout << "Login successful!\n";
    } else {
        std::cout << "Invalid credentials!\n";
    }
    
    return 0;
}

案例2：字符串排序[编辑 | 编辑源代码]

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<std::string> words = {"banana", "apple", "cherry", "date"};
    
    // 按字典序排序
    std::sort(words.begin(), words.end());
    
    std::cout << "Sorted words:\n";
    for (const auto& word : words) {
        std::cout << word << "\n";
    }
    
    return 0;
}

输出:

Sorted words:
apple
banana
cherry
date

性能考虑[编辑 | 编辑源代码]

对于频繁的比较操作，考虑使用string_view避免不必要的拷贝
如果需要进行大量不区分大小写的比较，可以预先将字符串转换为统一大小写
在性能关键代码中，可以考虑使用memcmp()对已知长度的字符串进行比较

常见问题[编辑 | 编辑源代码]

Q: 为什么有时字符串比较会得到意外的结果？ A: 常见原因包括：

未考虑大小写差异
字符串末尾有空白字符
使用了错误的比较函数（如用==比较C风格字符串地址）

Q: 如何比较字符串的前缀？ A: 可以使用compare()的子串版本或substr()提取前缀后比较。

总结[编辑 | 编辑源代码]

C++提供了多种字符串比较方法，选择哪种取决于具体需求：

简单相等检查：使用==运算符
需要字典序信息：使用compare()或关系运算符
不区分大小写比较：需要自定义比较函数
高性能场景：考虑string_view或C风格字符串函数

掌握这些技术将帮助您在各种场景中高效地处理字符串比较任务。