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【C++】深入理解substr()函数

article 2025/1/13 21:52:47

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博客主页： [小ᶻ☡꙳ᵃⁱᵍᶜ꙳] 本文专栏: C++

文章目录

💯前言
💯函数概述
- 参数说明：
- 返回值：
💯基础用法示例
- 示例1：从指定位置提取到字符串末尾
- 示例2：从指定位置提取固定长度的子串
💯`substr()`与`find()`函数的结合
- 示例3：配合`find()`提取子串
- 注意事项
💯越界问题
- 示例4：越界示例
💯`find()`的返回值校验
- 示例5：`find()`未找到子串
- 扩展阅读：`npos`的意义
- 示例6：`npos`的基本使用
💯小结

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💯前言

在C++语言的学习中，字符串处理是一个非常重要的内容，而substr()函数作为std::string类中的成员函数，为我们提供了提取子字符串的便捷操作。在本文中，我们将深入解析substr()函数的用法，包括其函数原型、参数意义、使用场景以及常见的错误和注意事项。同时，还会拓展substr()与其他函数（如find()）的配合使用，以帮助读者更好地理解和掌握字符串操作的技巧。
本文内容基于一节关于substr()函数的课程整理而成，并进行了优化和拓展，以便于初学者和进阶学习者参考。
C++ 参考手册

💯函数概述

substr()函数用于截取字符串中指定位置和长度的子串。其函数原型如下：

string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) const;

参数说明：

pos: 指定子字符串的起始位置（从0开始计数）。如果未传入参数，则默认从字符串的起点（pos = 0）开始。
len: 子字符串的长度。若未传入参数，则默认值为npos，表示从起始位置一直截取到字符串的末尾。

返回值：

返回截取得到的子字符串，类型为std::string。

💯基础用法示例

示例1：从指定位置提取到字符串末尾

以下代码展示了如何从字符串的某个位置开始提取到末尾的子串：

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

int main() {
    string s = "hello world hello everyone";
    string s1 = s.substr(7);
    cout << s1 << endl;  // 输出: "orld hello everyone"
    return 0;
}

解析：

s.substr(7)表示从下标7处（字符o）开始，一直截取到字符串的末尾。
输出结果为：orld hello everyone。

示例2：从指定位置提取固定长度的子串

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

int main() {
    string s = "hello world hello everyone";
    string s2 = s.substr(7, 6);
    cout << s2 << endl;  // 输出: "orld h"
    return 0;
}

解析：

s.substr(7, 6)表示从下标7处（字符o）开始，提取长度为6的子串。
输出结果为：orld h。

💯`substr()`与`find()`函数的结合

在实际开发中，substr()常常与find()函数配合使用。find()的作用是查找子串在字符串中的起始位置，然后通过substr()提取目标子串。

示例3：配合`find()`提取子串

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

int main() {
    string s = "hello world hello everyone";
    size_t n = s.find("world");  // 查找子串"world"的起始位置
    if (n != string::npos) {      // 确保子串存在
        string s3 = s.substr(n, 10);  // 从找到的位置开始提取10个字符
        cout << s3 << endl;  // 输出: "world hell"
    }
    return 0;
}

解析：

find()函数的返回值是子串在字符串中的起始位置。如果未找到子串，返回string::npos。
substr()从查找到的位置开始提取目标长度的子串。
代码中，s.find("world")返回位置6，s.substr(6, 10)则提取了从位置6开始的10个字符，结果为world hell。

注意事项

💯越界问题

如果传入的pos参数超出了字符串的长度范围，substr()会抛出一个std::out_of_range异常。因此，在调用substr()时，应确保起始位置合法。

示例4：越界示例

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

int main() {
    string s = "hello";
    try {
        string s4 = s.substr(10);  // 起始位置超出字符串长度
        cout << s4 << endl;
    } catch (const out_of_range& e) {
        cerr << "Exception: " << e.what() << endl;  // 输出异常信息
    }
    return 0;
}

输出：

Exception: basic_string::substr: __pos (which is 10) > this->size() (which is 5)

💯`find()`的返回值校验

在使用find()时，如果未找到目标子串，返回值为string::npos，应在调用substr()之前进行检查，否则会导致意想不到的行为。

示例5：`find()`未找到子串

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

int main() {
    string s = "hello world";
    size_t pos = s.find("everyone");
    if (pos == string::npos) {
        cout << "Sub-string not found" << endl;
    } else {
        string s5 = s.substr(pos);
        cout << s5 << endl;
    }
    return 0;
}

输出：

Sub-string not found

扩展阅读：`npos`的意义

npos是一个常量，定义在std::string中，表示一个无效的位置（即不存在的位置）。它的实际值是一个size_t类型的最大值（通常为-1的无符号表示）。

在以下场景中，npos非常有用：

find()未找到子串时返回npos。
substr()的默认参数中用npos表示一直截取到字符串的末尾。

示例6：`npos`的基本使用

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

int main() {
    string s = "hello world";

    // 检查npos
    if (s.find("everyone") == string::npos) {
        cout << "Sub-string not found" << endl;
    }

    // substr的默认值npos
    string s6 = s.substr(6, string::npos);  // 从下标6开始提取到末尾
    cout << s6 << endl;  // 输出: "world"

    return 0;
}

💯小结

通过本文的学习，我们详细剖析了C++中substr()函数的用法及其与find()等函数的配合操作，同时讨论了常见的错误和注意事项。从基础的函数用法到进阶的拓展应用，substr()为字符串操作提供了极大的便利。希望通过这篇文章，读者能够更加熟练地使用C++中的字符串处理函数，为日后的程序开发打下坚实的基础。

如有疑问，欢迎进一步交流探讨！

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1. 理解C++的基础
学习重点：

掌握基本语法：
- 学会声明变量、条件语句、循环、函数等核心语法。
- 掌握数组、指针、引用等基础知识。
熟悉标准输入输出：
- 掌握 cin 和 cout 的用法。
- 理解格式化输出，例如 std::setw 和 std::fixed。
记住编译器的角色：
- 理解源代码如何通过编译器转换为可执行程序，选择一款好的IDE（如Visual Studio、Clion、VSCode）。

建议：用大量小程序练习这些基础语法，比如写一个计算器、模拟猜数字游戏等。

2. 深入学习C++的特性
学习重点：

面向对象编程（OOP）：
- 理解类和对象，熟悉如何定义类、成员变量和成员函数。
- 掌握封装、继承、多态三大核心特性。
内存管理：
- 理解指针的用法，掌握动态内存分配（new 和 delete）。
- 学习如何避免内存泄漏，熟悉智能指针（如std::unique_ptr 和 std::shared_ptr）。
标准模板库（STL）：
- 熟悉常用的容器（如vector、map、set）和算法（如sort、find）。
- 掌握迭代器的用法。
异常处理：
- 学习使用try-catch块处理异常。
- 理解异常的用途以及如何设计健壮的代码。

建议：尝试开发一个小型项目，比如一个学生管理系统，综合应用类、STL、指针和动态内存分配。

3. 掌握进阶内容
学习重点：

模板：
- 理解函数模板和类模板，掌握泛型编程思想。
- 学习模板特化和模板元编程的基本概念。
多线程与并发：
- 学习 C++11 提供的多线程支持（如std::thread）。
- 熟悉互斥锁（std::mutex）和条件变量（std::condition_variable）。
C++与C的兼容性：
- 学习如何在C++中使用C语言代码，理解C和C++的区别。
- 掌握C风格字符串（char[]）和C++字符串（std::string）的转换。

建议：在这一阶段，可以挑战更复杂的项目，比如开发一个小型的HTTP服务器，学习网络编程并结合多线程。

4. 学习资源与实践方法
学习资源：

书籍：
- 《C++ Primer》：非常适合初学者的经典书籍。
- 《Effective C++》：进阶学习C++最佳实践的指南。
- 《The C++ Programming Language》：Bjarne Stroustrup（C++之父）的权威著作。
在线课程：
- Coursera 上的 C++ 编程课程。
- YouTube 上免费的 C++ 系列教程。
社区与文档：
- 参与C++相关的论坛（如CSDN、Stack Overflow）。
- 阅读官方文档（https://en.cppreference.com）。

实践方法：