在C++中如何逐个字符读取字符串？

Question

我需要逐个字符地读取一个字符串，以便对其进行一些控制。这种操作是否可行？我是否必须将其转换为一个字符数组？ 我尝试使用string_to_control[i]指向单个字符，然后增加i以移动，但似乎这样不起作用。 作为例子，我贴出了括号控制的部分代码。

bool Class::func(const string& cont){
    const string *p = &cont;
    int k = 0;
    //control for parenthesis
    while (p[k].compare('\0') != 0) {
        if (p[k].compare("(") == 0) { ap++; };
        if (p[k].compare(")") == 0) { ch++; };
        k++;
    };
    //...
};

字符串已被成功复制，但是一旦尝试进行第一次比较就会抛出异常。

编辑：我想要拥有初始字符串 cont 的不同副本（并在它们上面操作，而不是直接在 cont 上操作），以便操纵它们（在代码的后续部分中，我需要验证某些单词是否处于正确的位置）。

- A O

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请将您的代码添加到问题中。 - Evgeny

小的改进建议：_1_：如果你坚持使用 if，在第二个 if 之前加上 else。_2_：没有理由将其作为类成员函数。改为自由函数即可。 - Ted Lyngmo

你能否使用 c_str() 将 std::string 转换为 C 字符串？请阅读此链接：https://dev59.com/g2s05IYBdhLWcg3wJurp - Soumya Kanti

Answer 1

遍历字符串中的每个字符最简单的方法是使用“range-for”：

bool Class::func(const string& cont){
    for (char c : cont) {
        if (c == '(') { ap++; }
        if (c == ')') { ch++; }
    }
    //...
};

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C++11中新增了range-for语法。如果由于某种原因您正在使用不支持C++11的老编译器，您仍然可以通过索引进行迭代，而无需进行任何类型转换或复制：

bool Class::func(const string& cont){
    for (size_t i = 0; i < cont.size(); ++i) {
        if (cont[i] == '(') { ap++; }
        if (cont[i] == ')') { ch++; }
    }
    //...
};

- Miles Budnek

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使用std::string::at()可能更安全，而不是使用std::string::operator[]，对于C++11之前的版本，可以考虑使用std::string::begin()/end()迭代器。 - Clifford

@Clifford，我不认为在这里使用at()而不是operator[]会带来任何安全性的提升。这只会使它潜在地变得更慢。如果size()在for谓词和if之间可能会发生变化，那么这意味着另一个线程进行了更改，并且使用at()也无济于事。 - Ted Lyngmo

Answer 2

如果您只是想计算开放和关闭括号，请看这个例子：

bool Class::func(const string& cont) {
    for (const auto c : cont) {
        switch (c) {
            case '(': ++ap; break;
            case ')': ++ch; break;
        }
    }
    // ...
}

- Doeus

Answer 3

const string *p = &cont;
int k = 0;
while (p[k].compare('\0') != 0)

将p视为数组，因为p仅指向单个值，当k不为零时，您的代码具有未定义的行为。我认为您实际想要编写的是：

bool Class::func(const string& cont){
    while (cont[k] != '\0') {
        if (cont[k] == '(') { ap++; };
        if (cont[k] == ') { ch++; };
        k++;
    };
};

更简单的方法是使用begin()和end()迭代std::string，或者更简单地使用一个范围for循环：

bool Class::func(const string& cont){
    for (char ch : cont) {
        if (ch == '(') { ap++; };
        if (ch == ')') { ch++; };
    };
};

如果您想复制字符串，只需声明一个新的字符串即可：

std::string copy = cont;

- Alan Birtles

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我认为如果operator[]的参数等于字符串的长度，则返回空字符并且不被视为越界访问。因此，while (cont[k] != '\0')不应该导致未定义的行为。 - Lukas-T

你说得对，自从c++11后，字符串保证始终以空字符结尾: https://en.cppreference.com/w/cpp/string/basic_string/operator_at - Alan Birtles

@churill：假设代码永远不会在旧编译器上编译可能不是明智的选择。我猜测C++11的更改是为了支持已经出现此错误的旧代码，并规范添加空字符以避免毫无必要地破坏这样的代码实现，也许是为了使string::c_str()更容易实现。这仍然是一种不优雅的检测std::string结尾的方式。 - Clifford

@Clifford 实际上，对于常量 [] 重载，这一直被支持。 - Alan Birtles

Answer 4

如果您不想使用迭代器，std::string也重载了operator[]，因此您可以像使用char[]一样访问字符。例如，cont[i]将返回索引为i的字符，然后您可以使用==将其与另一个字符进行比较。请注意保留HTML标签。

bool Class::func(const string& cont){
    int k = 0;

    while (k < cont.length()) {
        if (cont[k] == '(') { ap++; };
        if (cont[k] == ')') { ch++; };
        k++;
    };
};

- Lukas-T

Answer 5

std::string::operator[] 重载允许表达式如 cont[k]。你的代码把 p 当作一个 std::string 数组而不是你想要的字符数组。可以通过以下方式进行更正:

const string &p = cont;

但是这是不必要的，因为您已经可以直接访问cont。

cont[k]的类型为char，因此调用std::string::compare()是无效的。您可以按照正常方式比较char：

cont[k] == '('` 

你还需要知道，在C++11之前，std::string的结尾不像C字符串那样以\0为分隔符（字符串数据后可能会有一个NUL，但这只是凭运气）。C++11确保了这一点，但可能只是为了“修复”做出这种假设的旧代码。

如果你使用std::string::at而不是std::string::operator[]，则在超出范围时会抛出异常。但你应该使用基于范围的for、std::string::iterator或std::string::length()来迭代字符串到末尾。

- Clifford

Answer 6

要计算括号数量，您可以使用标准库中的std::count算法：

/* const */ auto ap = std::count(cont.begin(), cont.end(), '(');
/* const */ auto ch = std::count(cont.begin(), cont.end(), ')');

该字符串将被遍历两次。

如果只需要进行单次遍历，您可以实现一个通用函数（需要C++17）：

template<class C, typename... Ts>
auto count(const C& c, const Ts&... values) {
    std::array<typename C::difference_type, sizeof...(Ts)> counts{};
    for (auto& value : c) {
        auto it = counts.begin();
        ((*it++ += (value == values)), ...);
    }
    return counts;
}

然后编写

/* const */ auto [ap, ch] = count(cont, '(', ')');

- Evg

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我基于你的版本，使用迭代器（https://godbolt.org/z/dpb55x）制作了一个单遍历版本，这也可能会很有用。 - Ted Lyngmo

Answer 7

首先将字符串转换为字符数组，方法如下：

bool Class::func(const string& cont){

    char p[cont.size() + 1];
    strcpy(p, cont.c_str());

    int k = 0;
    //control for parenthesis
    while (p[k].compare('\0') != 0) {
        if (p[k].compare("(") == 0) { ap++; };
        if (p[k].compare(")") == 0) { ch++; };
        k++;
    };
    //...
};

您可以使用算法来实现您想要的功能，这意味着您可以避免数组转换的步骤：

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <algorithm>    // std::count

int main()
{
    std::string s = "hi(there),(now))";

    int ap = std::count (s.c_str(), s.c_str()+s.size(), '(');
    int ch = std::count (s.c_str(), s.c_str()+s.size(), ')');

    std::cout << ap <<  "," <<  ch << '\n'; // prints 2,3

    return 0;
}

- Phillip Ngan

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你尝试编译你的代码了吗？为什么要把一个完好的字符串转换成字符数组才能访问其中的字符？ - Alan Birtles

另外，char p[...] 是一个VLA，这不是标准的C++。 - Lukas-T

代码行 char p[cont.size() + 1]; 是不正确的：编译器提示 '函数调用在常量表达式中必须具有常量值'。 - A O

@AnnaOriglia 因为它不是标准的一部分，一些编译器将可变长度数组作为非标准扩展接受。 - Lukas-T

[]已经为std::string重载了，将字符串复制到char[]是毫无意义的。 - Clifford