核心要点速览

  • C 风格字符串：以'\0'结尾的字符数组，依赖cstring库函数，无安全检查（易溢出）
  • C++ std::string：动态管理、安全便捷，支持 SSO（小字符串优化），提供丰富成员方法
  • 拷贝关键：C 语言strcpy不安全、strncpy需补'\0'、strlcpy安全非标准；C++ 直接用拷贝构造 / 赋值 /assign

一、C 风格字符串（char[]）

本质是以'\0'（空字符）为结束标记的字符数组，'\0'是字符串终止的核心标识。

1. 初始化（易错）

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// 正确写法
char str1[] = "hello";  // 自动添加'\0'，数组长度6（h e l l o \0）
char str2[] = {'h','i','\0'};  // 手动添加'\0'，长度3
char str3[10] = "hi";  // 未初始化部分自动填'\0'，长度10

// 错误写法
char str4[] = {'h','e','l','l','o'};  // 无'\0'，strlen会越界扫描（未定义行为）

2. 主要操作函数（cstring库）

函数 功能 陷阱与注意事项
strlen(s) 计算'\0'前的字符数（不含'\0'） 无'\0'时越界扫描；返回值是size_t（无符号），避免与 int 比较
strcpy(dst, src) 拷贝src到dst（含'\0'） dst容量不足会溢出；无长度检查，不安全
strcat(dst, src) 拼接src到dst末尾 需dst已含'\0'；总长度超dst容量会溢出
strcmp(s1, s2) 字典序比较 返回 0 表示相等，正数s1>s2、负数s1<s2；不可用==比较字符串

二、C++ std::string

动态管理的字符串类，无需手动处理'\0'，安全便捷，是 C++ 开发首选。

1. 核心特性

  • 动态大小：自动扩容，支持push_back、append等操作
  • 安全保障：at()方法越界抛异常，[]无检查（需自行确保合法）
  • 便捷操作：重载+（拼接）、==（比较）等运算符
  • 内存优化：小字符串优化（SSO），短字符串存栈上（无需堆分配）

2. 常用方法

方法 功能 注意事项
size()/length() 返回字符数（不含'\0'） 功能完全一致，仅历史原因并存
c_str()/data() 转为 C 风格字符串（const char*） 指针有效期与string绑定，修改string后可能失效
substr(pos, len) 提取子串（从pos开始，长度len） pos越界抛异常；len超范围则取到字符串末尾
find(sub, pos) 从pos查找sub，返回起始索引 未找到返回string::npos（需用该常量判断，而非 - 1）
reserve(n) 预分配n个字符内存 提升扩容效率，不改变size（实际字符数）
resize(n, c) 调整字符数为n，不足补字符c 可能截断长字符串或填充短字符串

3. 深入特性

（1）小字符串优化（SSO）

  • 短字符串（通常长度≤15）：直接存储在std::string对象内部（栈内存），无堆分配开销。
  • 长字符串：存储在堆内存，string对象仅保存指针、长度、容量信息。

（2）迭代器失效

  • 触发场景：push_back、append、resize等可能导致扩容的操作，底层内存重分配。
  • 后果：原有迭代器、指针、引用失效（访问即未定义行为）。

（3）C 风格字符串转换

  • std::string → C 风格：c_str()（返回const char*，不可修改）。
  • C 风格 → std::string：直接赋值（string s = c_style_str;），自动识别'\0'。

三、字符串拷贝

1. C 语言拷贝函数（cstring库）

（1）strcpy（基础，不安全）

  • 核心逻辑：拷贝src到dst，直到'\0'（含'\0'），无长度检查。
  • 特点：支持链式操作；dst容量不足会缓冲区溢出（高危）。

（2）strncpy（带长度限制，需补'\0'）

  • 核心逻辑：最多拷贝n个字节；src长度≤n时补'\0'，>n 时不补'\0'。
  • 特点：降低溢出风险，但需手动确保dst以'\0'结尾（否则不是合法字符串）。

（3）strlcpy（安全首选，非标准）

  • 核心逻辑：目标缓冲区大小dest_size，最多拷贝dest_size-1字节，强制补'\0'。
  • 特点：完全避免溢出；返回src长度（不含'\0'）；非 ISO C 标准，广泛支持（Linux/BSD）。

（4）memcpy（按字节拷贝，通用）

  • 核心逻辑：拷贝n个字节，不依赖'\0'，适用于任意数据（字符串、数组、结构体）。
  • 字符串场景注意：需手动计算src长度（含'\0'），避免遗漏终止符。

2. C++ std::string拷贝方式

  • 拷贝构造：string dest(src);
  • 赋值运算符：string dest = src;
  • assign方法：dest.assign(src, pos, len);（从src第pos位拷贝len个字符）