C++ 字串基礎與應用

2025年7月8日📖37 分鐘閱讀

#C++#初學#Strings#字串

本文介紹 C++ 字串的定義、宣告、輸入輸出方式、緩衝區處理、字串長度計算、轉數字以及分割字串的方法。

目錄15 項

C++ 字串（String）

定義

字串常數：以雙引號（"）包圍的資料，例如 "Hello"。
結束字元：字串儲存於記憶體時，自動在結尾添加空字元 '\0'（ASCII 0），標記字串結束。

圖示：字串儲存示意（待補充圖示，展示 "Hello" 與 '\0' 的記憶體結構）。

宣告方式

#include <string> // 使用 string 型態需包含
string 字串名稱 = ""; // 字串物件
char 字元陣列名稱[字串長度]; // 未初始化
char 字元陣列名稱[字串長度] = ""; // 初始化為空字串

其他宣告方式：

char 字元陣列名稱[] = "Hello"; // 自動推斷長度（包含 '\0'）
string 字串名稱 = "Hello"; // 直接賦值
char *字元指標 = "Hello"; // 指標指向字串常數

字串的輸入與輸出

1. 標準資料流

C++ 使用資料流（Data Streams）處理輸入與輸出，標準資料流物件包括：

std::cin：標準輸入流，從鍵盤讀取資料。
std::cout：標準輸出流，輸出到控制台。
std::cerr：標準錯誤流，輸出錯誤訊息。

2. 輸出

使用 cout 與資料流插入運算子 << 輸出字串。

範例：

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

int main() {
    string s = "Hello, world!";
    cout << s << endl; // 輸出字串物件
    cout << "C++" << endl; // 輸出字串常數
    return 0;
}

3. 輸入

3.1 `cin`

使用資料流擷取運算子 >> 讀取字串。
遇到空白、回車（Enter）或 Tab 會終止輸入。

範例：輸入含空白的字串：

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

int main() {
    string s;
    cout << "請輸入：";
    cin >> s;
    cout << "您輸入的是：" << s << endl;
    return 0;
}

情況：

請輸入：hello world
您輸入的是：hello // 僅讀取空白前的字串

緩衝區影響：

cin 讀取時，將輸入存入緩衝區。
遇到空白或回車時停止讀取，剩餘內容留在緩衝區，可能影響後續輸入。

範例：緩衝區問題：

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

int main() {
    string s1, s2;
    cout << "輸入 s1：";
    cin >> s1;
    cout << s1 << endl;
    cout << "輸入 s2：";
    cin >> s2;
    cout << s2 << endl;
    return 0;
}

情況：

輸入 s1：hello world
hello
輸入 s2：world // 未要求輸入，直接從緩衝區讀取

範例：年齡與姓名輸入：

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

int main() {
    int age;
    string name;
    cout << "how old are you?" << endl;
    cin >> age;
    cout << "what is your name?" << endl;
    cin >> name; // 僅讀取空白前的字串
    cout << name << " is " << age << " years old." << endl;
    return 0;
}

情況：

how old are you?
8
what is your name?
kiki lee
kiki is 8 years old. // 未讀取 "lee"

3.2 `cin.getline()`

讀取整行字串，包括空白，適用於字元陣列（char[]）。

語法：

cin.getline(字元陣列, 接收字元數, 結束字元); // 可指定結束字元
cin.getline(字元陣列, 接收字元數); // 預設結束字元為 '\n'

範例：字元陣列輸入：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int age;
    char name[20];
    cout << "how old are you?" << endl;
    cin >> age;
    cout << "what is your name?" << endl;
    cin.getline(name, 15); // 可能因緩衝區回車失敗
    cout << name << " is " << age << " years old." << endl;
    return 0;
}

情況 1：

how old are you?
8
what is your name?
 is 8 years old. // 未讀取名稱，因緩衝區回車

情況 2：

how old are you?
8 kiki lee
what is your name?
 kiki lee is 8 years old. // 讀取空白後內容

問題：cin 讀取年齡後，緩衝區殘留回車，導致 cin.getline() 直接終止。

3.3 `getline()`

讀取整行字串，包括空白，適用於 string 型態。
語法：
```
getline(cin, 字串變數);
```

範例：字串型態輸入：

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

int main() {
    int age;
    string name;
    cout << "how old are you?" << endl;
    cin >> age;
    cout << "what is your name?" << endl;
    getline(cin, name); // 可能因緩衝區回車失敗
    cout << name << " is " << age << " years old." << endl;
    return 0;
}

情況 1：

how old are you?
8
what is your name?
 is 8 years old. // 未讀取名稱

情況 2：

how old are you?
8 kiki lee
what is your name?
 kiki lee is 8 years old. // 讀取完整名稱

3.4 解決緩衝區問題

在 cin 後使用 cin.getline() 或 getline() 時，需清除緩衝區的回車。

解決方法：

讀取並捨棄緩衝區內容：

cin.ignore(); // 捨棄一個字元（通常是回車）
// 或
cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n'); // 捨棄直到回車

範例：字串型態（清除緩衝區）：

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

int main() {
    int age;
    string name, str;
    cout << "how old are you?" << endl;
    cin >> age;
    cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n'); // 清除緩衝區
    cout << "what is your name?" << endl;
    getline(cin, name);
    cout << name << " is " << age << " years old." << endl;
    return 0;
}

情況：

how old are you?
8
what is your name?
kiki lee
kiki lee is 8 years old.

範例：字元陣列型態（清除緩衝區）：

#include <iostream>
#include <limits>
using namespace std;

int main() {
    int age;
    char name[20], str[10];
    cout << "how old are you?" << endl;
    cin >> age;
    cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n'); // 清除緩衝區
    cout << "what is your name?" << endl;
    cin.getline(name, 15);
    cout << name << " is " << age << " years old." << endl;
    return 0;
}

情況：

how old are you?
8
what is your name?
kiki lee
kiki lee is 8 years old.

3.5 `cin.get()`

用於讀取單一字元，可接收空白。

語法：

int ch = cin.get(); // 返回字元 ASCII 或 EOF
cin.get(char &ch); // 將字元存入 ch

範例：讀取字串：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char ch;
    int count = 0;
    cin.get(ch);
    while (cin.fail() == false) {
        cout << ch;
        count++;
        cin.get(ch);
    }
    cout << "\nCount: " << count << endl;
    return 0;
}

範例：捨棄不需要的字元：

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    char a[20];
    cin.get(a, 20); // 讀取最多 19 個字元（保留 '\0'）
    cout << a << endl;
    return 0;
}

cin.get(ch) vs ch = cin.get()：

屬性	`cin.get(ch)`	`ch = cin.get()`
傳遞方式	賦值給參數 `ch`	函數返回值賦給 `ch`
字元輸入返回值	`istream` 物件（布林轉換為 `true`）	`int`（字元 ASCII 碼）
EOF 返回值	`istream` 物件（布林轉換為 `false`）	`EOF`

4. 練習題解答

練習 1：輸入日期與天氣（回車分隔）

要求：輸入日期（20230101）與天氣（Sunny），用回車分隔，輸出 It is sunny day on 20230101.。

解答：

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

int main() {
    string date, weather;
    cout << "輸入日期與天氣（回車分隔）：" << endl;
    cin >> date;
    cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n'); // 清除回車
    getline(cin, weather);
    cout << "It is " << weather << " day on " << date << "." << endl;
    return 0;
}

輸入：

20230101
Sunny

輸出：

It is Sunny day on 20230101.

練習 2：輸入日期與天氣（逗號分隔）

要求：輸入 20230101,Sunny，用逗號分隔，輸出 It is sunny day on 20230101.。

解答：

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

int main() {
    char date[20], weather[20];
    cout << "輸入日期與天氣（逗號分隔）：" << endl;
    cin.getline(date, 20, ','); // 讀取逗號前內容
    cin.getline(weather, 20); // 讀取逗號後內容
    cout << "It is " << weather << " day on " << date << "." << endl;
    return 0;
}

輸入：

20230101,Sunny

輸出：

It is Sunny day on 20230101.

其他功能

1. 取得字串長度

`length()`

返回字串的字元數。

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

int main() {
    string str = "Hello, world!";
    cout << "Length: " << str.length() << endl; // 輸出 13
    return 0;
}

`size()`

與 length() 功能相同。

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

int main() {
    string str = "Hello, world!";
    cout << "Size: " << str.size() << endl; // 輸出 13
    return 0;
}

`sizeof()`

返回物件的記憶體大小（非字串長度）。

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

int main() {
    string str = "Hello, world!";
    cout << "sizeof(str): " << sizeof(str) << endl; // 輸出 24（取決於實作）
    return 0;
}

2. 字串運算

串接：使用 + 或 += 合併字串。
比較：使用 ==、!=、<、> 等比較字串。
存取字元：使用 [index] 或 at(index) 存取單字元。

範例：

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

int main() {
    string s1 = "Hello", s2 = "World";
    string s3 = s1 + " " + s2; // 串接
    cout << s3 << endl; // Hello World
    if (s1 < s2) {
        cout << s1 << " is less than " << s2 << endl;
    }
    cout << "First char: " << s1[0] << endl; // H
    return 0;
}

3. 字串處理

查找：find()、rfind() 查找子字串。
取代：replace() 替換部分字串。
子字串：substr() 提取子字串。
大小寫轉換：需自訂或使用庫函數（如 <algorithm> 的 transform）。

範例：

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

int main() {
    string s = "Hello, World!";
    size_t pos = s.find("World"); // 查找子串
    if (pos != string::npos) {
        cout << "Found at: " << pos << endl; // 7
    }
    s.replace(7, 5, "C++"); // 取代 World
    cout << s << endl; // Hello, C++!
    string sub = s.substr(0, 5); // 提取子串
    cout << sub << endl; // Hello
    return 0;
}

4. 去除空白符

`cin`

直接忽略前後空白，簡單易用。

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

int main() {
    string str;
    while (cin >> str) {
        cout << str << endl;
    }
    return 0;
}

`istringstream`

將字串按空白分割，轉為單獨字串或數字。

範例 1：分割字串：

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

int main() {
    string str = "Hello C++ World";
    istringstream iss(str);
    string token;
    while (getline(iss, token, ' ')) {
        cout << token << endl;
    }
    return 0;
}

範例 2：轉為數字：

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

int main() {
    string str = "123 456 789";
    istringstream iss(str);
    int num;
    while (iss >> num) {
        cout << "整數：" << num << endl;
    }
    return 0;
}

`stringstream`

類似 istringstream，支援輸入與輸出。

範例：

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

int main() {
    string str = "Hello C++ World";
    stringstream ss(str);
    string temp;
    while (ss >> temp) {
        cout << temp << endl;
    }
    return 0;
}

`strtok`

用於字元陣列，按指定分隔符分割。

範例：

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;

int main() {
    string str = "Hello C++ World";
    char *s = new char[str.size() + 1];
    strcpy(s, str.c_str());
    char *token = strtok(s, " ");
    while (token) {
        cout << token << endl;
        token = strtok(NULL, " ");
    }
    delete[] s;
    return 0;
}

5. 連續輸入

使用 getline() 讀取多行輸入，需設置結束條件。

範例：

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

int main() {
    string line;
    while (getline(cin, line)) {
        if (line.empty()) break; // 空行結束
        cout << "讀取行：" << line << endl;
    }
    return 0;
}

6. 字串轉數字

使用 stoi() 將字串轉為整數。

範例：

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

int main() {
    string str = "12345";
    int num = stoi(str);
    cout << "整數值：" << num << endl; // 12345
    return 0;
}

其他轉換：

stol：轉為長整數。
stof：轉為浮點數。
stod：轉為雙精度浮點數。

C++ 字串基礎與應用

C++ 字串（String）

定義

宣告方式

字串的輸入與輸出

1. 標準資料流

2. 輸出

3. 輸入

3.1 `cin`

3.2 `cin.getline()`

3.3 `getline()`

3.4 解決緩衝區問題

3.5 `cin.get()`

4. 練習題解答

練習 1：輸入日期與天氣（回車分隔）

練習 2：輸入日期與天氣（逗號分隔）

其他功能

1. 取得字串長度

`length()`

`size()`

`sizeof()`

2. 字串運算

3. 字串處理

4. 去除空白符

`cin`

`istringstream`

`stringstream`

`strtok`

5. 連續輸入

6. 字串轉數字

延伸閱讀

評論

C++ 字串（String）

定義

宣告方式

字串的輸入與輸出

1. 標準資料流

2. 輸出

3. 輸入

3.1 cin

3.2 cin.getline()

3.3 getline()

3.4 解決緩衝區問題

3.5 cin.get()

4. 練習題解答

練習 1：輸入日期與天氣（回車分隔）

練習 2：輸入日期與天氣（逗號分隔）

其他功能

1. 取得字串長度

length()

size()

sizeof()

2. 字串運算

3. 字串處理

4. 去除空白符

cin

istringstream

stringstream

strtok

5. 連續輸入

6. 字串轉數字

延伸閱讀

評論

3.1 `cin`

3.2 `cin.getline()`

3.3 `getline()`

3.5 `cin.get()`

`length()`

`size()`

`sizeof()`

`cin`

`istringstream`

`stringstream`

`strtok`