C++ 字符串转换

C++字符串转换

介绍

在C++编程中，字符串转换是将一种数据类型转换为字符串（std::string）或反之的过程。字符串转换在数据处理、用户输入解析、文件操作等场景中极为常见。C++提供了多种方法来实现字符串与其他数据类型（如整数、浮点数）之间的转换，包括标准库函数、C风格函数和现代C++方法。

基本转换方法

数值到字符串

C++11引入了std::to_string函数，可以方便地将数值类型转换为字符串。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    int num = 42;
    double pi = 3.14159;
    
    std::string str_num = std::to_string(num);
    std::string str_pi = std::to_string(pi);
    
    std::cout << "整数转换为字符串: " << str_num << std::endl;
    std::cout << "浮点数转换为字符串: " << str_pi << std::endl;
    
    return 0;
}

输出:

整数转换为字符串: 42
浮点数转换为字符串: 3.141590

字符串到数值

使用std::stoi, std::stod等函数可以将字符串转换为数值类型。

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string str_num = "123";
    std::string str_pi = "3.14159";
    
    int num = std::stoi(str_num);
    double pi = std::stod(str_pi);
    
    std::cout << "字符串转换为整数: " << num << std::endl;
    std::cout << "字符串转换为浮点数: " << pi << std::endl;
    
    return 0;
}

输出:

字符串转换为整数: 123
字符串转换为浮点数: 3.14159

高级转换方法

使用字符串流

C++的<sstream>库提供了更灵活的字符串转换方式。

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

int main() {
    // 数值到字符串
    std::ostringstream oss;
    oss << 42 << " " << 3.14159;
    std::string combined = oss.str();
    std::cout << "使用ostringstream: " << combined << std::endl;
    
    // 字符串到数值
    std::istringstream iss("42 3.14159");
    int num;
    double pi;
    iss >> num >> pi;
    std::cout << "使用istringstream: " << num << " " << pi << std::endl;
    
    return 0;
}

输出:

使用ostringstream: 42 3.14159
使用istringstream: 42 3.14159

格式化转换

可以使用<iomanip>库进行格式化转换。

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <sstream>

int main() {
    double pi = 3.141592653589793;
    
    std::ostringstream oss;
    oss << std::fixed << std::setprecision(2) << pi;
    
    std::cout << "格式化后的pi: " << oss.str() << std::endl;
    
    return 0;
}

输出:

格式化后的pi: 3.14

实际应用案例

案例1：配置文件解析

在读取配置文件时，经常需要将字符串转换为数值。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <map>

std::map<std::string, std::string> parseConfig(const std::string& filename) {
    std::map<std::string, std::string> config;
    std::ifstream file(filename);
    std::string line;
    
    while (std::getline(file, line)) {
        size_t delimiter = line.find('=');
        if (delimiter != std::string::npos) {
            std::string key = line.substr(0, delimiter);
            std::string value = line.substr(delimiter + 1);
            config[key] = value;
        }
    }
    
    return config;
}

int main() {
    auto config = parseConfig("settings.cfg");
    int port = std::stoi(config["PORT"]);
    double timeout = std::stod(config["TIMEOUT"]);
    
    std::cout << "端口: " << port << ", 超时: " << timeout << std::endl;
    
    return 0;
}

假设settings.cfg内容:

PORT=8080
TIMEOUT=5.5

输出:

端口: 8080, 超时: 5.5

案例2：数据序列化

将数据结构转换为字符串以便存储或传输。

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <vector>

std::string serializeVector(const std::vector<int>& vec) {
    std::ostringstream oss;
    for (size_t i = 0; i < vec.size(); ++i) {
        if (i != 0) oss << ",";
        oss << vec[i];
    }
    return oss.str();
}

std::vector<int> deserializeVector(const std::string& str) {
    std::vector<int> vec;
    std::istringstream iss(str);
    std::string token;
    
    while (std::getline(iss, token, ',')) {
        vec.push_back(std::stoi(token));
    }
    
    return vec;
}

int main() {
    std::vector<int> data = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::string serialized = serializeVector(data);
    std::cout << "序列化: " << serialized << std::endl;
    
    auto deserialized = deserializeVector(serialized);
    std::cout << "反序列化: ";
    for (int num : deserialized) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    return 0;
}

输出:

序列化: 1,2,3,4,5
反序列化: 1 2 3 4 5 

性能考虑

不同的转换方法有不同的性能特点：

• std::to_string和std::sto*系列函数通常是最快的简单转换方法
• 字符串流(stringstream)更灵活但性能稍差
• 对于大量数据转换，可以考虑使用C风格的snprintf或专门的库

错误处理

字符串转换可能失败，应该总是检查错误：

#include <iostream>
#include <string>
#include <stdexcept>

int safeStoi(const std::string& str) {
    try {
        return std::stoi(str);
    } catch (const std::invalid_argument& e) {
        std::cerr << "无效参数: " << str << std::endl;
        return 0;
    } catch (const std::out_of_range& e) {
        std::cerr << "超出范围: " << str << std::endl;
        return 0;
    }
}

int main() {
    std::cout << safeStoi("123") << std::endl;
    std::cout << safeStoi("abc") << std::endl;
    std::cout << safeStoi("99999999999999999999") << std::endl;
    
    return 0;
}

输出:

123
无效参数: abc
0
超出范围: 99999999999999999999
0

总结

C++提供了多种字符串转换方法，从简单的std::to_string到灵活的字符串流。选择哪种方法取决于具体需求：

• 简单转换：使用std::to_string和std::sto*
• 复杂格式化：使用字符串流和<iomanip>
• 高性能场景：考虑C风格函数或专门库

在实际应用中，应该始终考虑错误处理，特别是当处理用户输入或外部数据时。