std::string

蔚蓝Lynx2026/1/31大约 4 分钟STL容器

std::string

std::string 是 C++ STL 中用于处理字符串的类，本质上是一个 std::vector<char> 的特化版本。

核心特点

动态大小：自动管理内存
连续存储：字符在内存中连续存放
丰富接口：提供大量字符串操作方法

头文件

#include <string>

声明与初始化

// 默认构造空字符串
std::string s1;

// 使用 C 风格字符串
std::string s2 = "Hello";
std::string s3("World");

// 使用字符串字面量（C++11）
using namespace std::string_literals;
std::string s4 = "Hello"s;

// 指定大小和填充字符
std::string s5(10, 'a');  // "aaaaaaaaaa"

// 拷贝构造
std::string s6(s2);

// 子串构造
std::string s7("Hello World", 5);  // "Hello"

// 使用初始化列表
std::string s8 = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};

常用操作

字符访问

操作	说明	时间复杂度
`s[i]`	访问第 i 个字符（不检查边界）	O(1)
`s.at(i)`	访问第 i 个字符（检查边界）	O(1)
`s.front()`	返回第一个字符	O(1)
`s.back()`	返回最后一个字符	O(1)
`s.c_str()`	返回 C 风格字符串指针	O(1)

std::string s = "Hello";

char c1 = s[0];          // 'H'
char c2 = s.at(1);       // 'e'
char c3 = s.front();     // 'H'
char c4 = s.back();      // 'o'
const char* ptr = s.c_str();  // "Hello"

容量操作

操作	说明
`s.size()` / `s.length()`	返回字符串长度
`s.empty()`	判断是否为空
`s.capacity()`	返回当前分配的存储容量
`s.reserve(n)`	预留至少 n 个字符的存储空间

std::string s = "Hello";

s.size();      // 5
s.length();    // 5
s.empty();     // false

字符串修改

操作	说明
`s += str`	追加字符串
`s.append(str)`	追加字符串
`s.push_back(c)`	追加单个字符
`s.insert(pos, str)`	在指定位置插入
`s.erase(pos, len)`	删除指定位置字符
`s.clear()`	清空字符串
`s.resize(n)`	调整大小

std::string s = "Hello";

s += " World";        // "Hello World"
s.push_back('!');     // "Hello World!"
s.insert(5, " ");     // "Hello  World!"
s.erase(5, 1);        // "Hello World!"
s.clear();            // ""

子串操作

操作	说明
`s.substr(pos, len)`	获取子串
`s.copy(buf, len, pos)`	复制到字符数组
`s.compare(str)`	比较字符串

std::string s = "Hello World";

std::string sub = s.substr(0, 5);   // "Hello"
std::string sub2 = s.substr(6);     // "World"

int cmp = s.compare("Hello");       // > 0

查找操作

操作	说明	返回值
`s.find(str)`	查找子串首次出现位置	位置或 `npos`
`s.rfind(str)`	查找子串最后出现位置	位置或 `npos`
`s.find_first_of(str)`	查找任一字符首次出现	位置或 `npos`
`s.find_last_of(str)`	查找任一字符最后出现	位置或 `npos`

std::string s = "Hello World";

size_t pos = s.find("World");    // 6
size_t pos2 = s.find("xyz");     // std::string::npos

if (pos != std::string::npos) {
    std::cout << "Found at position " << pos << std::endl;
}

字符串转换

数字与字符串互转

C++11 std::to_string

// 数字转字符串
std::string s1 = std::to_string(42);       // "42"
std::string s2 = std::to_string(3.14);     // "3.140000"
std::string s3 = std::to_string(true);     // "1"

std::stoi / stod 系列

// 字符串转数字
int i = std::stoi("42");           // 42
double d = std::stod("3.14");      // 3.14
float f = std::stof("3.14");       // 3.14
long l = std::stol("123456789");   // 123456789

// 带位置参数
std::string s = "123abc";
size_t pos;
int num = std::stoi(s, &pos);      // num=123, pos=3

字符串流（传统方式）

#include <sstream>

// 数字转字符串
std::ostringstream oss;
oss << 42;
std::string s = oss.str();         // "42"

// 字符串转数字
std::istringstream iss("123");
int num;
iss >> num;                        // num=123

字符串分割与拼接

分割字符串

#include <sstream>

std::string s = "Hello,World,C++";
std::stringstream ss(s);
std::string token;
std::vector<std::string> tokens;

while (std::getline(ss, token, ',')) {
    tokens.push_back(token);
}
// tokens: ["Hello", "World", "C++"]

拼接字符串

// 使用 + 运算符
std::string result = "Hello" + " " + "World";

// 使用 append
std::string s = "Hello";
s.append(" World");

// 使用 stringstream
std::stringstream ss;
ss << "Hello" << " " << "World";
std::string result = ss.str();

大小写转换

#include <algorithm>
#include <cctype>

std::string s = "Hello World";

// 转大写
std::transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::toupper);
// "HELLO WORLD"

// 转小写
std::transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::tolower);
// "hello world"

去除空白

#include <algorithm>

// 去除前后空白
std::string s = "  hello  ";

// 去除前导空白
s.erase(s.begin(), std::find_if(s.begin(), s.end(), [](unsigned char ch) {
    return !std::isspace(ch);
}));

// 去除尾随空白
s.erase(std::find_if(s.rbegin(), s.rend(), [](unsigned char ch) {
    return !std::isspace(ch);
}).base(), s.end());

常见使用场景

读取一行

std::string line;
std::getline(std::cin, line);  // 读取整行

按单词读取

std::string word;
while (std::cin >> word) {  // 按空白分割
    std::cout << word << std::endl;
}

字符串替换

std::string s = "Hello World";

size_t pos = s.find("World");
if (pos != std::string::npos) {
    s.replace(pos, 5, "C++");
}
// "Hello C++"

性能建议

性能优化建议

使用 reserve()：预先分配空间
```
s.reserve(1000);
```
使用 const & 传递参数：避免不必要的拷贝
```
void print(const std::string& s);
```
使用字符串视图（C++17）：避免拷贝子串
```
void process(std::string_view sv);
```
优先使用 += 而非 s = s + ...