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字符串相关操作 ​

有关字符串的强制类型转换，如何将整数赋值给字符数组 ​

在C++中，直接使用强制类型转换将一个整数赋值给字符数组是不可行的，因为这会导致不正确的结果。以下是详细解释一下为什么不能这样做以及如何正确处理这种情况。

为什么不能直接使用强制类型转换 ​

  • 类型不匹配： 整数和字符数组是不同类型的数据。整数是一个标量类型，而字符数组是一个复合类型。 直接将整数赋值给字符数组的第一个元素，只会将整数解释为ASCII码值，而不是将整数转换为字符串。
  • ASCII码值： 如前所述，整数123对应的ASCII字符是'{'。所以，char num[20] = { a }; 实际上是将123作为ASCII码值存储在num[0]中，而不是将整数123转换为字符串"123"。

正确的方法 ​

要将整数转换为字符串并存储到字符数组中，可以使用以下方法之一：

  1. 使用 std::to_string() 这是最简单和现代的方法，适用于C++11及以后的版本。
cpp
#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring> // 包含 strcpy 函数
using namespace std;

int main()
{
    int a = 123;
    string strNum = to_string(a); // 将整数转换为字符串
    char num[20];
    strcpy(num, strNum.c_str()); // 将字符串复制到字符数组
    cout << num << endl; // 输出 "123"
}
  1. 使用 sprintf() 这是一个更传统的C语言方法，适用于需要兼容C++早期版本的情况。
cpp
#include <iostream>
#include <cstdio> // 包含 sprintf 函数
using namespace std;

int main()
{
    int a = 123;
    char num[20];
    sprintf(num, "%d", a); // 将整数格式化为字符串
    cout << num << endl; // 输出 "123"
}
  1. 使用 std::stringstream 这是一种更灵活的方法，适用于复杂的字符串操作。
cpp
#include <iostream>
#include <sstream>
using namespace std;

int main()
{
    int a = 123;
    stringstream ss;
    ss << a; // 将整数写入字符串流
    string strNum = ss.str(); // 获取字符串
    char num[20];
    strcpy(num, strNum.c_str()); // 将字符串复制到字符数组
    cout << num << endl; // 输出 "123"
}

总结 ​

虽然可以直接使用强制类型转换将整数赋值给字符数组，但这会导致不正确的结果。为了正确地将整数转换为字符串并存储到字符数组中，建议使用上述方法之一。这些方法不仅安全，而且易于理解和维护。

size, sizeof, strlen, length, capacity的区别 ​

  1. 对于字符串长度的计算，有不同的方法，具体取决于你是使用C风格字符串（字符数组）还是std::string。
    对于C风格字符串（即以null字符 \0 结尾的字符数组），可以使用 strlen 函数来获取字符串的长度。
    char str[] = "Hello, World!";
    size_t length = strlen(str); // 获取字符串长度

2.std::string
对于 std::string 类型的字符串，可以使用 length 或 size 成员函数来获取字符串的长度。

cpp
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
    string str = "Hello, World!";
    size_t length = str.length(); // 或者 str.size()
    cout << "Length of the string: " << length << endl; // 输出 13
}
  1. sizeof 操作符
    C++中，sizeof 操作符用于获取数据类型或变量在内存中所占的字节数，而不是字符串的长度。sizeof 操作符用于获取数据类型或变量在内存中所占的字节数，而不是字符串的长度。对于字符数组，sizeof 返回的是整个数组的字节数，包括终止符 \0。
cpp
    char str[] = "Hello, World!";
    size_t size = sizeof(str); // 获取数组的总字节数
    cout << "Size of the array: " << size << " bytes" << endl; // 输出 14 bytes

C++中，std::string 类提供了两个成员函数来获取字符串的长度：length() 和 size()。这两个函数实际上是完全等价的，它们都返回字符串中字符的数量。

length() 和 size() ​

length()：

  • 返回字符串中字符的数量。
  • 语法：size_t length() const;

size()：

  • 返回字符串中字符的数量。
  • 语法：size_t size() const;

主要区别 ​

功能相同：

  • length() 和 size() 都返回字符串中字符的数量，它们在功能上是完全相同的。
  • 它们返回的类型都是 size_t，这是一个无符号整数类型，通常用于表示大小和索引。 命名习惯：
  • length() 更符合某些编程语言（如C）中的命名习惯，因为C语言中常用的字符串长度函数是 strlen。
  • size() 更符合STL（Standard Template Library）中的命名习惯，因为在STL容器（如 vector、list 等）中，通常使用 size() 来获取容器的大小。

size 分析 string 对象都存储了什么： ​

具体的内存布局可能会因编译器和平台的不同而有所差异

std::string 的内存布局通常包括以下内容： ​

数据指针 (char* 或 char* 类型的指针)：

  • 指向实际存储字符串数据的内存地址。
  • 大小：通常为8字节（64位系统）或4字节（32位系统）。 长度信息 (size_t 类型)：
  • 存储字符串的当前长度。
  • 大小：通常为8字节（64位系统）或4字节（32位系统）。 容量信息 (size_t 类型)：
  • 存储字符串的当前容量（即已分配的内存大小）。
  • 大小：通常为8字节（64位系统）或4字节（32位系统）。 其他内部数据：
  • 可能包括一些额外的内部管理数据，例如是否使用了小字符串优化（Small String Optimization, SSO）。
  • SSO允许短字符串直接存储在 std::string 对象内部，而不是动态分配内存。
  • 大小：这取决于具体的实现，但通常会占用额外的空间。

小字符串优化（SSO） ​

许多现代的 std::string 实现使用了小字符串优化（SSO），这使得短字符串可以直接存储在 std::string 对象内部，从而避免了动态内存分配的开销。具体来说，std::string 对象内部会预留一段固定的内存空间来存储短字符串。

假设 std::string 对象的大小为40字节，我们可以大致推测其内存布局如下：

数据指针或直接存储的字符串：

  • 如果字符串长度小于等于某个阈值（例如15个字符），字符串数据可以直接存储在这部分内存中。
  • 否则，这部分内存存储一个指向动态分配内存的指针。
  • 大小：通常为24字节（包括指针或直接存储的字符串）。

长度信息 (size_t 类型)：

  • 存储字符串的当前长度。
  • 大小：8字节。

容量信息 (size_t 类型)：

  • 存储字符串的当前容量。
  • 大小：8字节。
Powershell
|-----------------|-----------------|-----------------|
| 数据指针/直接存储 |      长度       |     容量        |
|-----------------|-----------------|-----------------|
| 24字节          | 8字节           |  8字节           |