[知识点] 1.4.2 字符数组与 string

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前言

作为 C++ 的特性，string（字符串）在 OI 的几年里基本被没有用过，因为觉得 char 数组（字符数组）实在很方便。。这里单独开一篇以进一步了解下字符数组与字符串的各种联系、差异与优劣。

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1、字符数组

2、string 类

1.4.2  字符数组与 string

1.4.2.1 字符数组

　　① 概念

　　　　在 1.1 C 语言基础 与 1.2 C 语言进阶 中已经分别介绍了各种数据类型以及数组。在数组中，比较特殊的一类数组就是 char 类型的数组；

　　　　其他数据类型的数组，尽管它们被归类于一个组，但其实元素之间依旧只存在一个逻辑地址上的关系，只是一串相邻的值；

　　　　而 char 类型因为存储的是字符，如果将各个字符相连，正如将各个字母相连一样能够组成单词，就组成了一串字符，简称字符串。

　　　　我们用单引号来表示字符，而双引号表示字符串，如下两种对字符数组的定义均是合法的：

char a[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'};
char b[] = "hello";

　　　　但它们并不等价，字符串整体赋值时会自动在字符串末尾加上 '\0' 字符，该字符为结束符，表示一个字符串的结束；

　　　　也就是说，b 的实际内容为 "hello\0"，而 a 为 "hello"；

　　　　注意到我们定义它们时没有给定长度，因为系统会自动给出，对于 a, b 其长度分别为 6, 5；

　　　　当然我们也可以自定义，如果有效长度并未达到我们定义的长度，那么剩余的位置均会被系统自动添加上 "\0"；

　　　　我们一般只会关心字符数组的有效长度，利用上述特性，系统在输出字符数组时如果遇到 "\0" 就会判定该字符数组已经结束。

　　② 相关函数

　　　　> strlen(s) 返回字符串 s 的长度；

　　　　> strcpy(s1, s2) 将字符串 s2 赋值给 s1（说明不允许直接赋值）；

　　　　> strncpy(s1, s2, n) 将字符串 s2 的前 n 个字符赋值给 s1；

　　　　> strcat(s1, s2) 将字符串 s2 连接到 s1 末尾；

　　　　> strcmp(s1, s2) 比较字符串 s1 和 s2 的字典序；

　　　　　　关于字符串的字典序的比较，简单来说就是逐个字符比较是否相同，如果相同则比较下一位，否则：

　　　　　　　　假设 s1, s2 的第 i 位字符不相同，比较两个字符的 ASCII 码大小，如果 s1[i] 更大，则 s1 > s2，函数值为正，否则为负。

　　　　　　如果直到结束，所有字符均相同，则认为两个字符串等价，则函数值为 0。

　　　　　　如果 s1 是 s2 的前缀，不难得出对于 s1 末尾的后一位 i，s1[i] = '\0'，ASCII 码为 0，必然有 s1 < s2，即函数值为负。

　　　　还有 strlwr, strupr, strchr, strstr... 其实除了第一条查询字符串长度函数外，其他函数都能比较轻松的手动实现，使用的也不多，了解即可；

　　　　它们都包含于 <string.h>（对于 C++ 为 <cstring>）中。

　　③ 输入输出

　　　　> scanf / printf

　　　　　　> 逐个字符输入输出，使用 "%c"；

　　　　　　> 整个字符串一次性输入输出，使用 "%s"。

　　　　　　　　不允许包含空格，空格是分隔不同字符串的标志；

　　　　　　　　变量名前面不用加取地址符，因为数组名本身就代表了数组的起始地址。

　　　　> gets / puts

　　　　　　专门处理字符串的输入输出函数，gets 为输入，puts 为输出；

　　　　　　puts 在使用时和 printf 基本等价，所以使用并不广泛；

　　　　　　gets 相比 scanf 的优势在于允许空格的出现，即每次读取一整行的字符作为其字符串的值；

　　　　　　gets 的特性在于，它读取数据时不会判断上限直到出现 "\n"，系统不会自行判定溢出情况，在某些情况下这个特性是相当致命的，所以在一些编译器或者一些编程比赛中是禁止使用 gets 函数的;

　　　　　　据此，gets 衍生出了许多替代品，比如 gets_s, fgets 等来通过增加上限参数等方式解决这一问题。

1.4.2.2 string 类

　　string 是 C++ 标准库 <string> 中提供的一个类，本质上是 std :: basic_string<char> 的简称，其作用就是实现字符串的功能。不同于 int, double, char 等，它们属于标准数据类型，C / C++ 通用，而 string 只是 C++ 标准库中的一个类，和其他 C++ 中的 STL 容器属于一种类型。

　　因为字符数组的特殊性，C++ 直接原生提供字符串 string，某种程度上解决了很多不便。相比 char 数组，string 的优势在于：

　　　　> 动态分配空间

　　　　> 可以重载运算符

　　　　> 可以整体赋值

　　string 的实际操作更为便捷，由于可以直接赋值，所以不需要复制函数；连接字符串可以直接相加，比如 s = s1 + s2；求字符串 s 长度可以使用 s.size()。