C++ 数组与字符串全解析：从基础到应用

news2025/1/15 13:59:06

数组和字符串

（一）数组（在 C++ 中）

1.一维数组

2.二维数组

（二）C - style 字符串

（三）C++ string 类

数组和字符串

（一）数组（在 C++ 中）

1.一维数组

定义：
格式为 数据类型数组名[数组大小];，例如 int arr[5]; 就定义了一个名为 arr，能存放 5 个 int 类型元素的一维数组。数组大小必须是常量表达式，在编译时就能确定其值。
初始化：
可以在定义时进行初始化，像 int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; 这种方式是完全初始化，也可以部分初始化，比如 int arr[5] = {1, 2};，此时未被初始化的元素会被自动初始化为对应数据类型的默认值（对于 int 类型就是 0）。还能省略数组大小让编译器自动根据初始化元素个数来确定，如 int arr[] = {1, 2, 3};，编译器会将数组 arr 的大小确定为 3。
访问：
通过下标来访问数组元素，下标从 0 开始。例如上面定义的 arr 数组，arr[0] 表示访问第一个元素（值为 1），arr[4] 表示访问第五个元素。要注意访问时不能超出数组定义的下标范围，否则会导致越界访问，引发程序错误，比如访问 arr[5] 就是越界了（因为合法下标是 0 到 4）。
```
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr[3] = {11,22,33};
    for (int i = 0;i < 3;i++) {
        std::cout << arr[i] << std::endl;
    }
    return 0;
}
```

2.二维数组

概念：
二维数组可以理解为是一种 “数组的数组”，它的逻辑结构类似表格，有行和列。定义格式如 数据类型数组名[行数][列数];，例如 int matrix[3][4]; 定义了一个 3 行 4 列的二维数组，用来存放 int 类型的数据。
初始化：
可以按行初始化，例如 int matrix[3][4] = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12} };，每一对大括号内对应一行元素的值。也可以整体初始化，像 int matrix[3][4] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12};，编译器会按顺序依次给元素赋值，不过按行初始化的方式可读性更好。同样可以省略第一维的大小让编译器根据初始化情况确定，前提是对第二维大小有明确指定，比如 int matrix[][4] = { {1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8} };，编译器能判断出这里是 2 行 4 列的二维数组。
访问：
使用两个下标来访问元素，第一个下标表示行，第二个下标表示列，都是从 0 开始计数。例如对于上面定义的 matrix 数组，matrix[1][2] 表示访问第二行第三列的元素（值为 7）。

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int arr[][3] = {{11, 22},33};
    for (int i = 0;i < 2;i++) {
        for (int j = 0; j < 3; ++j) {
            std::cout << arr[i][j] << std::endl;
        }
    }
    return 0;
}

（二）C - style 字符串

本质：
是以 '\0'（空字符，ASCII 值为 0）结尾的字符数组。例如 char str[] = "hello";，实际上在内存中存储的是 {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}，这个 '\0' 用于标识字符串的结束位置，这样在处理字符串相关操作时，函数就能通过检测 '\0' 来确定字符串的长度等信息。
常用字符串处理函数：
- strcpy：用于将一个字符串复制到另一个字符数组中。例如 char dest[20]; char src[] = "source"; strcpy(dest, src);，会把 src 字符串（包括结尾的 '\0'）复制到 dest 字符数组中。需要注意的是，dest 数组要有足够的空间来存放要复制的字符串，不然会导致缓冲区溢出等错误。
- strcat：用于把一个字符串连接到另一个字符串的末尾。比如 char str1[20] = "hello"; char str2[] = " world"; strcat(str1, str2);，执行后 str1 的内容就变成了 "hello world"，同样要保证 str1 有足够空间来容纳连接后的结果。
- strcmp：用来比较两个字符串的大小关系。它按字符的 ASCII 值逐个比较两个字符串对应位置的字符，直到遇到不同字符或者到达 '\0' 结束。如果两个字符串相等返回 0，如果第一个字符串大于第二个字符串返回一个正值，如果第一个字符串小于第二个字符串返回一个负值。例如 char str1[] = "abc"; char str2[] = "abd"; int result = strcmp(str1, str2);，这里 result 的值就小于 0，因为 'c' 的 ASCII 值小于 'd'。

int main() {
    char dest[20] = {'0'};
    char src[] = "source";
    std::cout << dest << std::endl;
    strcpy(dest, src);
    std::cout << src << std::endl;
    std::cout << dest << std::endl;
    return 0;
}

int main() {
    char str1[20] = "hello";
    char str2[] = " world";
    strcat(str1, str2);
    std::cout << str1 << std::endl;
    return 0;
}

int main() {
    char str1[] = "abc";
    char str2[] = "abd";
    int result = strcmp(str1, str2);
    std::cout << result << std::endl;
    return 0;
}

（三）C++ string 类

定义与初始化：
可以直接用字符串字面量来初始化，如 string str = "Hello";，也可以通过构造函数等其他方式初始化，比如 string str1(5, 'a'); 会初始化出一个包含 5 个 'a' 字符的字符串。
基本操作：
- 字符串拼接：可以使用 + 运算符方便地进行字符串拼接，例如 string str1 = "Hello"; string str2 = " world"; string result = str1 + str2;，result 的内容就是 "Hello world"。而且还能和字符串字面量拼接，像 string str = "Hello"; str = str + " C++";。
- 字符访问：通过 [] 运算符来访问字符串中的单个字符，例如 string str = "abc"; char ch = str[1];，这里 ch 的值就是 'b'，不过要注意访问时不能超出字符串的有效范围（下标不能小于 0 且不能大于等于字符串长度）。
- 获取长度：使用 length() 或者 size() 函数可以获取字符串的长度，例如 string str = "abc"; int len = str.length();，这里 len 的值就是 3。
- 其他操作：还有很多实用的函数，比如 find() 函数用于查找子字符串在字符串中的位置，substr() 函数可以提取字符串中的一部分内容等。

int main() {
    string str = "Hello";
    str = str + " C++";
    std::cout << str << std::endl;
    string strq = "abc";
    char ch = strq[1];
    std::cout << ch << std::endl;
    std::cout << str.length() << std::endl;
    std::cout << str.size() << std::endl;
    return 0;
}