Операции со строками. Строки в языке си Операции со строками в с
В языке Си отдельного типа данных «строки символов» нет. Работа со строками реализована путем использования одномерных массивов типа char, т.е. строка символов – это одномерный массив типа char, заканчивающийся нулевым байтом.
Нулевой байт – это байт, каждый бит которого равен нулю, при этом для нулевого байта определена символьная константа ´\0´ (признак окончания строки, или нуль-терминатор). Поэтому, если строка должна содержать k символов, то в описании массива необходимо указать k+1 элемент.
Например, char a; - означает, что строка может содержать шесть символов, а последний байт отведен под нулевой.
Строковая константа – это набор символов, заключенных в двойные кавычки. Например:
сhar S=“Работа со строками”;
В конце строковой константы явно указывать символ ´\0´ не нужно.
При работе со строками удобно пользоваться указателями, например:
x = "БГУИР";
x = (i>0)? "положительное":(i<0)? "отрицательное":"нулевое";
Напомним, что для ввода строк обычно используются две стандартные функции:
scanf() - вводит значения для строковых переменных спецификатором ввода %s до появления первого символа “пробел” (символ «&» перед ID строковых данных указывать не надо);
gets() - ввод строки с пробелами внутри этой строки завершается нажатием клавиши ENTER.
Обе функции автоматически ставят в конец строки нулевой байт.
Вывод строк производится функциями printf() или puts() до первого нулевого байта (‘\0’):
printf() не переводит курсор после вывода на начало новой строки;
puts() автоматически переводит курсор после вывода строковой информации в начало новой строки.
Например:
printf(“ Введите строку без пробелов: \n”);
scanf(“%s”,Str);
puts(“ Введите строку ”);
Остальные операции над строками выполняются с использованием стандартных библиотечных функций, описание прототипов которых находятся в файле string.h . Рассмотрим наиболее часто используемые функции.
Функция int strlen (char *S) возвращает длину строки (количество символов в строке), при этом завершающий нулевой байт не учитывается.
char *S1=”Минск!\0”, S2=”БГУИР-Ура!”;
printf(“ %d, %d .”, strlen(S1), strlen(S2));
Результат выполнения данного участка программы:
Функция int strcpy (char *S1, char *S2) - копирует содержимое строки S2 в строку S1.
Функция strcat (char *S1, char *S2) - присоединяет строку S2 к строке S1 и помещает ее в массив, где находилась строка S1, при этом строка S2 не изменяется. Нулевой байт, который завершал строку S1, заменяется первым символом строки S2.
Функция int strcmp
(char *S1, char *S2) сравнивает строки S1 и S2 и возвращает значение <0, если S1
Функции преобразования строки S в число:
Целое: int atoi (char *S);
Длинное целое: long atol (char *S);
Действительное: double atof (char *S);
при ошибке данные функции возвращают значение 0.
Функции преобразования числа V в строку S.
Объявление строк
Строка в языке Си представляет собой одномерный массив символов, последним элементом которой является символ конца строки – нуль (строка, завершающаяся нулем, то есть NULL terminated string).
Объявление переменной типа строка в языке Си возможно тремя способами, два из которых инициализируют строку во время объявления.
Первый способ:
Объявления массива символов (не забудьте добавить место для завершающего нуля):
Char s;
Второй способ:
Присвоить строковой переменной начальное значение (при этом длину строки компилятор может вычислить сам):
Char s = "Пример инициализации строки";
Справа от знака присваивания записана строковая константа. В конце строки автоматически добавляется ноль (‘\0’). Константы символьных строк помещаются в класс статической памяти.
Третий способ:
Неявное указание, что используется массив. В левой части от знака присваивания указывается указатель на символ:
Char *s="Второй вариант инициализации";
Переменная s будет указателем на то место в оперативной памяти, где располагается строковая константа. В такой форме записи кроется потенциальная ошибка, заключающаяся в том, что указатель на символ часто называют строкой. Представленная ниже запись – это только указатель на символ, так как для размещения строки место не предусмотрено:
Char *s;
Ввод строки со стандартного устройства ввода (клавиатуры)
Для работы со строками есть набор функций. Для ввода со стандартного устройства ввода (клавиатуры) чаще всего используются библиотечные функциями из модуля стандартного ввода-вывода: scanf и gets .
Для ввода строки с помощью функции scanf , использует формат «%s » , причем обратите внимание на то, что перед идентификатором строки не используется знак адреса «& » , так как одномерный массив уже представлен указателем на его начало:
Scanf("%s", s);
Функция gets() считывает символы до тех пор, пока не достигнет символа перехода на новую строку. Функция принимает все символы вплоть до символа перевода строки, но не включает его. К концу строки добавляется завершающий ноль (‘\0’). Функция gets() помещает считанную с клавиатуры последовательность символов в параметр типа строка и возвращает указатель на эту строку (если операция завершилась успешно), или NULL (в случае ошибки). В приведенном ниже примере при успешном завершении операции, на экран будет выведено две одинаковые строки:
#include
Попутно заметим, что функция gets часто используется для ввода лю-бых данных с клавиатуры в виде строки с целью дальнейшего преобразования функцией sscanf к нужному формату или для предварительного анализа вводимых данных, например:
#include
Вывод строк на стандартное устройство вывода (экран монитора)
Для вывода строк на стандартное устройство вывода (экран монитора) можно использовать две функции printf и puts . В функции printf в качестве формата передается «%s». Удобство использования этой функции заключается в том, что помимо строки можно сразу выводит данные других типов. Особенность функции puts заключается в том, что после вывода строки автоматически происходит переход на следующую строку.
Функции для работы со строками
Для преобразования строк в языке Си предусмотрена библиотека string. Каждая из функций имеет свой формат записи (прототип).
Наиболее используемые функции рассмотрены в этой статье. — читать
Пример программ(листинг) работающей со строками
В этом уроке мы с вами будем обсуждать строки в стиле Си, возможно, вы уже видели эти строки у нас на сайте или в любом другом учебнике. На самом деле, си-строки — это всего лишь массивы символов но, со своей спецификой, таким образом, мы всегда знаем, где конец строки. В этой статье мы рассмотрим несколько функций для работы со строками, например, вы — копирование, конкатенация, получить длину строки.
Что такое строки?
Отметим, что наряду со строками в стиле С, которые, по сути, являются простыми массивами, есть также строковые литералы, такие как этот "literal" . В действительности, что строки, что литералы — это просто наборы символов, расположенных рядом в памяти компьютера. Но между массивами и литералами все таки есть разница, литералы нельзя изменять и строки — можно.
Любая функция, которая принимает строку в стиле С, также может принимать в качестве параметра — литерал. В си также есть некоторые сущности, которые могут выглядеть как строки, хотя, на самом деле, они таковыми не являются. Я сейчас говорю о символах, они заключены в одинарные кавычки, вот пример — "а" , как видите, это не строка. Символ можно, в определенном месте, присвоить строке, но символы не могут быть обработаны в виде строки. Если вы помните, массивы работают как указатели, поэтому, если вы передаете один символ в строку, это будет считаться ошибкой.
Из всего выше сказанного вы должны были понять, что строки — это массивы символов, а строковые литералы — слова, окруженные двойными кавычками. Вот еще один пример литерала:
"Это статическая строка"
Вы еще не забыли про специфику строк, которая упоминалась немного выше? Так вот, Си-строки всегда должны завершаться нулевым символом, буквально — "\0" . Поэтому, чтобы объявить строку, состоящую из 49 букв, необходимо зарезервировать дополнительную ячейку под нулевой символ:
Char myString;
Как видно из примера, длинна массива — 50 символов, 49 из которых займет строка и один, последний займет нулевой символ. Важно помнить, что в конце си-строк всегда должен быть нуль-символ, точно так же как и в конце каждого предложения есть точка. Хотя нуль символ не отображается при выводе строки, он все-равно занимает место в памяти. Поэтому, технически, в массиве из пятидесяти элементов вы смогли бы сохранить только 49 букв, потому что, последний символ нужен для завершения строки. Кроме того, указатели также могут быть использованы в качестве строки. Если вы читали статью про , вы можете сделать нечто подобное:
Char *myString; // указатель типа char myString = malloc(sizeof(*myString) * 64); // выделение памяти
В этом примере мы выделили 64 ячейки в памяти для массива myString . Для высвобождения памяти воспользуйтесь функцией free() .
Free(myString);
Использование строк
Строки полезно использовать тогда, когда вам необходимо выполнять различные операции с текстовой информацией. Например, если вы хотите, чтобы пользователь вводил имя в программу, вы должны использовать строку. Использование функции scanf() для ввода строки — работает, но это может привести к переполнению буфера. Ведь входная строка может оказаться больше, чем размер строки-буфера. Есть несколько способов для решения этой проблемы, но самый простой способ — это использовать , которая объявлена в заголовочном файле
Когда считывает входные данные от пользователя, она будет читать все символы, кроме последнего. После этого в конец считанной строки, поместит нулевой терминатор. Функция fgets() будет cчитывать символы до тех пор, пока пользователь не нажмет Enter . Давайте посмотрим пример использования fgets() :
#include
Первым параметром для fgets() является строка, второй параметр — размер строки и третий параметр — это указатель на входной поток данных.
Результат работы программы:
<ВВОД>...
Как видите, из вывода программы, во входную строку попал символ новой строки — "\n" . Так случилось из-за того, что fgets() считала в строку myString нажатие кнопки Enter и завершила работу. Это означает, что вам может понадобиться вручную удалить символ новой строки. Один из способов сделать это, посимвольный перебор. Давайте доработаем программу и удалим символ новой строки:
#include
Обратите внимание, что если входная строка содержит меньше 100 символов, то в строку попадет и символ новой строки. Поэтому мы можем удалить этот символ, используя простой перебор. В программу мы добавили цикл, в котором перебираем символы строки, строки 12-19 . И когда нам встречается символ новой строки, мы его заменяем нулевым символом, строка 16 . Результат работы программы:
Введите длинную строку: Судьба оставляет свой отпечаток Вы ввели следующую строку: Судьба оставляет свой отпечаток Для закрытия данного окна нажмите <ВВОД>...
На этом пока все. В следующей статье я расскажу вам о специальных функциях для работы со строками.
P.S.: Все мы любим смотреть разные видео-записи, но иногда бывает так, что не всегда получается воспроизвести некоторые форматы видео-файлов. Так вот, решить эту проблему можно с помощью программы — xilisoft converter ultimate . Вы без труда сможете быстро переконвертировать видео из одного формата в другой. Кроме того, эта программа умеет конвертировать еще и аудио-файлы, и анимированные изображения.
Теги: string.h, обработка строк, строки в си
Библиотека string.h предоставляет функции для работы со строками (zero-terminated strings) в си, а также несколько функций для работы с массивами, которые сильно упрощают жизнь. Рассмотрим функции с примерами.
Копирование
void * memcpy (void * destination, const void * source, size_t num);Копирует участок памяти из source в destination, размером num байт. Функция очень полезная, с помощью неё, например, можно скопировать объект или перенести участок массива, вместо поэлементного копирования. Функция производит бинарное копирование, тип данных не важен. Например, удалим элемент из массива и сдвинем остаток массива влево.
#include
Функция меняет местами две переменные
#include
Здесь хотелось бы отметить, что функция выделяет память под временную переменную. Это дорогостоящая операция. Для улучшения производительности стоит передавать функции временную переменную, которая будет создана один раз.
#include
Копирует блок памяти из source в destination размером num байт с той разницей, что области могут пересекаться. Во время копирования используется промежуточный буфер, который предотвращает перекрытие областей.
#include
Копирует одну строку в другую, вместе с нулевым символом. Также возвращает указатель на destination.
#include
Можно копировать и по-другому
#include
Копирует только num первых букв строки. 0 в конец не добавляется автоматически. При копировании из строки в эту же строку части не должны пересекаться (при пересечении используйте memmove)
#include
Конкатенация строк
char* strcat (char * destination, const char * source);Добавляет в конец destination строку source, при этом затирая первым символом нулевой. Возвращает указатель на destination.
Char* strncat (char * destination, const char * source, size_t num);
Добавляет в конец строки destination num символов второй строки. В конец добавляется нулевой символ.
#include
Сравнение строк
int strcmp (const char * str1, const char * str2);Возвращает 0, если строки равны, больше нуля, если первая строка больше, меньше нуля, если первая строка меньше. Сравнение строк происходит посимвольно, сравниваются численные значения. Для сравнения строк на определённом языке используется strcoll
Int strcoll (const char * str1, const char * str2); int strncmp (const char * str1, const char * str2, size_t num);
сравнение строк по первым num символам
Пример - сортировка массива строк по первым трём символам
#include
Трансформация строки в соответствии с локалью. В строку destination копируется num трансформированных символов строки source и возвращается её длина. Если num == 0 и destination == NULL, то возвращается просто длина строки.
#include
Поиск
void* memchr (void * ptr, int value, size_t num);Проводит поиск среди первых num байтов участка памяти, на который ссылается ptr, первого вхождения значения value, которое трактуется как unsigned char. Возвращает указатель на найденный элемент, либо NULL.
#include
Возвращает указатель на место первого вхождения character в строку str. Очень похожа на функцию memchr, но работает со строками, а не с произвольным блоком памяти.
Size_t strcspn (const char * str1, const char * str2);
Возвращает адрес первого вхождения любой буквы из строки str2 в строке str1. Если ни одно включение не найдено, то возвратит длину строки.
Пример - найдём положение всех гласных в строке
#include
Здесь обратите внимание на строку i++ после printf. Если бы её не было, то strcspn возвращал бы всегда 0, потому что в начале строки стояла бы гласная, и произошло зацикливание.
Для решения этой задачи гораздо лучше подошла функция, которая возвращает указатель на первую гласную.
Char* strpbrk (char * str1, const char * str2)
Функция очень похожа на strcspn, только возвращает указатель на первый символ из строки str1, который есть в строке str2. Выведем все гласные в строке
#include
Возвращает указатель на последнее вхождение символа в троку.
Size_t strspn (const char * str1, const char * str2);
Возвращает длину куска строки str1, начиная от начала, который состоит только из букв строки str2.
Пример - вывести число, которое встречается в строке.
#include
Возвращает указатель на первое вхождение строки str2 в строку str1.
#include
Разбивает строку на токены. В данном случае токенами считаются последовательности символов, разделённых символами, входящими в группу разделителей.
#include
Ещё функции
void * memset (void * ptr, int value, size_t num); Заполняет блок памяти символами value числом num штук. Например, можно заполнить массив или структуру нулями. #includeСамая популярная функция
Size_t strlen (const char * str);
Возвращает длину строки - число символов от начала до первого вхождения нулевого.
Конверсия число-строка и строка-число.
int atoi (const char * str);Переводит строку в целое
#include
Переводит строку в число типа double.
Long int atol (const char * str);
Переводит строку в число типа long
Все функции такого рода имеют название XtoY, где X и Y - сокращения типов. A обозначает ASCII. Соответственно, имеется обратная функция itoa (больше нет:)).
Таких функций в библиотеке stdlib.h очень много, все их рассматривать не хватит места.
Форматированный ввод и вывод в буфер
Можно также выделить две функции sprintf и sscanf. Они отличаются от printf и scanf тем, что выводят данные и считывают их из буфера. Это, например, позволяет переводить строку в число и число в строку. Например
#include
Вообще, работа со строками - задача более глобальная, чем можно себе представить. Так или иначе, практически каждое приложение связано с обработкой текста.
Работа с локалью
char* setlocale (int category, const char* locale);Устанавливает локаль для данного приложения. Если locale равно NULL, то setlocale может быть использована для получения текущей локали.
Локаль хранит информацию о языке и регионе, специфичную для работы функций ввода, вывода и трансформации строк. Во время работы приложения устанавливается локаль под названием "C", которая совпадает с настройками локали по умолчанию. Эта локаль содержит минимум информации, и работа программы максимально предсказуема. Локаль "C" также называется "". Константы category определяют, на что воздействует изменение локали.
В современном стандарте C++ определен класс с функциями и свойствами (переменными) для организации работы со строками (в классическом языке C строк как таковых нет, есть лишь массивы символов char):
#include
#include#include
Для работы со строками также нужно подключить стандартный namespace:
Using namespace std;
В противном случае придётся везде указывать описатель класса std::string вместо string .
Ниже приводится пример программы, работающей со string (в старых си-совместимых компиляторах не работает!):
#include
Основные возможности, которыми обладает класс string:
- инициализация массивом символов (строкой встроенного типа) или другим объектом типа string . Встроенный тип не обладает второй возможностью;
- копирование одной строки в другую. Для встроенного типа приходится использовать функцию strcpy() ;
- доступ к отдельным символам строки для чтения и записи. Во встроенном массиве для этого применяется операция взятия индекса или косвенная адресация с помощью указателя;
- сравнение двух строк на равенство. Для встроенного типа используются функции семейства strcmp() ;
- конкатенация (сцепление) двух строк, дающая результат либо как третью строку, либо вместо одной из исходных. Для встроенного типа применяется функция strcat() , однако чтобы получить результат в новой строке, необходимо последовательно задействовать функции strcpy() и strcat() , а также позаботиться о выделении памяти;
- встроенные средства определения длины строки (функции-члены класса size() и l ength()). Узнать длину строки встроенного типа можно только вычислением с помощью функции strlen() ;
- возможность узнать, пуста ли строка.
Рассмотрим эти базовые возможности более подробно.
Инициализация строк при описании и длина строки (не включая завершающий нуль-терминатор):
String st("Моя строка\n"); cout << "Длина " << st << ": " << st.size() << " символов, включая символ новой строки\n";
Строка может быть задана и пустой:
String st2;
Для проверки того, пуста ли строка , можно сравнить ее длину с 0:
If (! st.size()) // пустая
или применить метод empty() , возвращающий true для пустой строки и false для непустой:
If (st.empty()) // пустая
Третья форма создания строки инициализирует объект типа string другим объектом того же типа:
String st3(st);
Строка st3 инициализируется строкой st . Как мы можем убедиться, что эти строки совпадают ? Воспользуемся оператором сравнения (==):
If (st == st3) // инициализация сработала
Как скопировать одну строку в другую ? С помощью обычной операции присваивания:
St2 = st3; // копируем st3 в st2
Для сцепления строк используется операция сложения (+) или операция сложения с присваиванием (+=). Пусть даны две строки:
String s1("hello, "); string s2("world\n");
Мы можем получить третью строку, состоящую из конкатенации первых двух, таким образом:
String s3 = s1 + s2;
Если же мы хотим добавить s2 в конец s1 , мы должны написать:
S1 += s2;
Операция сложения может сцеплять объекты класса string не только между собой, но и со строками встроенного типа. Можно переписать пример, приведенный выше, так, чтобы специальные символы и знаки препинания представлялись встроенным типом char * , а значимые слова – объектами класса string:
Const char *pc = ", "; string s1("hello"); string s2("world"); string s3 = s1 + pc + s2 + "\n"; cout << endl << s3;
Подобные выражения работают потому, что компилятор "знает", как автоматически преобразовывать объекты встроенного типа в объекты класса string . Возможно и простое присваивание встроенной строки объекту string:
String s1; const char *pc = "a character array"; s1 = pc; // правильно
Обратное преобразование при этом не работает . Попытка выполнить следующую инициализацию строки встроенного типа вызовет ошибку компиляции:
Char *str = s1; // ошибка компиляции
Чтобы осуществить такое преобразование, необходимо явно вызвать функцию-член с названием c_str() ("строка Си"):
Const char *str = s1.c_str();
Функция c_str() возвращает указатель на символьный массив, содержащий строку объекта string в том виде, в каком она находилась бы во встроенном строковом типе. Ключевое слово const здесь предотвращает "опасную" в современных визуальных средах возможность непосредственной модификации содержимого объекта через указатель.
К отдельным символам объекта типа string , как и встроенного типа, можно обращаться с помощью операции взятия индекса. Вот, например, фрагмент кода, заменяющего все точки символами подчеркивания:
String str("www.disney.com"); int size = str.size(); for (int i = 0; i < size; i++) if (str[i] == ".") str[ i ] = "_"; cout << str;
Replace(str.begin(), str.end(), ".", "_");
Правда, здесь использован не метод replace класса string , а одноимённый алгоритм:
#include
Поскольку объект string ведет себя как контейнер, к нему могут применяться и другие алгоритмы. Это позволяет решать задачи, не решаемые напрямую функциями класса string .
Ниже приводится краткое описание основных операторов и функций класса string , ссылки в таблице ведут к русскоязычным описаниям в интернете. Более полный список возможностей класса string можно получить, например, в Википедии или на сайте cplusplus.com .
Задание символов в строке |
|
operator= |
присваивает значения строке |
assign |
назначает символы строке |
Доступ к отдельным символам |
|
at |
получение указанного символа с проверкой выхода индекса за границы |
operator |
получение указанного символа |
front |
получение первого символа |
back |
получение последнего символа |
data |
возвращает указатель на первый символ строки |
c_str |
возвращает немодифицируемый массив символов С , содержащий символы строки |
Проверка на вместимость строки |
|
empty |
проверяет, является ли строка пустой |
size
|
возвращает количество символов в строке |
max_size |
возвращает максимальное количество символов |
reserve |
резервирует место под хранение |
Операции над строкой |
|
clear |
очищает содержимое строки |
insert |
вставка символов |
erase |
удаление символов |
push_back |
добавление символа в конец строки |
pop_back |
удаляет последний символ |
append |
|
operator+= |
добавляет символы в конец строки |
compare |
сравнивает две строки |
replace |
заменяет каждое вхождение указанного символа |
substr |
возвращает подстроку |
copy |
копирует символы |
resize |
изменяет количество хранимых символов |
Рекомендуем также |