如何将std :: string转换为const char*或char*？

鉴于......

std::string x = "hello";

从`string`获取`char*`或`const char*`

如何获取有效的字符指针,同时x保留在范围内并且不会进一步修改

C++ 11简化了事情; 以下所有内容都允许访问相同的内部字符串缓冲区:

const char* p_c_str = x.c_str();
const char* p_data  = x.data();
char* p_writable_data = x.data(); // for non-const x from C++17 
const char* p_x0    = &x[0];

      char* p_x0_rw = &x[0];  // compiles iff x is not const...

所有上述指针都将保持相同的值 - 缓冲区中第一个字符的地址.即使是空字符串也有"缓冲区中的第一个字符",因为C++ 11保证在显式分配的字符串内容之后始终保留额外的NUL/0终止符(例如,std::string("this\0that", 9)将保留缓冲区"this\0that\0").

给出以上任何指针:

char c = p[n];   // valid for n <= x.size()
                 // i.e. you can safely read the NUL at p[x.size()]

仅适用于非const指针p_writable_data:

p_writable_data[n] = c;
p_x0_rw[n] = c;  // valid for n <= x.size() - 1
                 // i.e. don't overwrite the implementation maintained NUL

在字符串的其他地方写一个NUL 不会改变它&x[0]的string; size()允许包含任意数量的NUL - 它们没有给予特殊处理string(在C++ 03中也是如此).

在C++ 03中,事情要复杂得多(突出显示关键差异):

std::string

返回x.data()到字符串的内部缓冲区,标准不需要以NUL结束(即可能const char*后跟未初始化或垃圾值,其中意外访问具有未定义的行为).

['h', 'e', 'l', 'l', 'o']字符可以安全阅读,即x.size()通过x[0]

对于空字符串,你可以保证一些非空指针,可以安全地添加0(欢呼!),但你不应该取消引用该指针.

x[x.size() - 1]

对于空字符串,这具有未定义的行为(21.3.4)

如给&x[0]您不能调用f(const char* p, size_t n) { if (n == 0) return; ...whatever... }时f(&x[0], x.size());-只需使用x.empty().

否则,按照f(x.data(), ...):

对于non,x.data() const这会产生非x const指针; 你可以覆盖字符串内容

char*

返回值x.c_str()的ASCIIZ(NUL终止)表示(即['h','e','l','l','o','\ 0']).

虽然几乎没有实现选择这样做,在C++ 03标准措辞,以允许字符串实现自由创造一个独特的NULL结尾的缓冲区 上飞,从潜在非NUL终止缓冲"暴露"的const char*和x.data()

&x[0] + 1个字符可以安全阅读.

即使是空字符串也保证安全(['\ 0']).

获取外部法律指数的后果

无论哪种方式获得指针,您都不能从指针进一步访问内存,而不是上面描述中保证的字符.尝试这样做具有未定义的行为,即使对于读取,也存在非常真实的应用程序崩溃和垃圾结果的可能性,以及批量数据,堆栈损坏和/或写入的安全漏洞.

这些指针什么时候失效？

如果调用某个x.size()修改string或保留更多容量的成员函数,则任何上述方法预先返回的任何指针值都将失效.您可以再次使用这些方法来获取另一个指针.(规则与strings中的迭代器的规则相同).

另请参见如何使字符指针有效,即使在string叶子范围之后或在下面进一步修改 ....

那么,哪个更好用呢？

从C++ 11开始,x用于ASCIIZ数据和.c_str()"二进制"数据(下面进一步说明).

在C++ 03,使用.data(),除非肯定.c_str()是足够的,而喜欢.data()过.data(),因为它是为空字符串安全....

...尝试&x[0]在适当的时候理解程序,或者你可能会犯其他错误......

保证的ASCII NUL'\ 0'字符data()被许多函数用作表示相关和安全访问数据结束的标记值.这适用于C++ -只有类似功能的说.c_str()和类似共享与-C的功能fstream::fstream(const char* filename, ...),和strchr().

鉴于C++ 03 printf()对返回缓冲区的保证是超集.c_str()的,你可以随时安全地使用.data(),但人们有时不这样做,因为:

使用.c_str()与其他程序员沟通,阅读数据不是ASCIIZ的源代码(相反,你使用字符串来存储数据块(有时甚至不是真正的文本)),或者你将它传递给另一个将它视为"二进制"数据块的函数.这可以是确保其他程序员的代码更改继续正确处理数据的重要见解.

仅限C++ 03:您的.data()实现可能需要进行一些额外的内存分配和/或数据复制才能准备NUL终止缓冲区

作为进一步的提示,如果一个函数的参数需要(string)const但不坚持获取char*,该函数可能需要一个ASCIIZ输入,所以这x.size()是一个很好的选择(该函数需要知道文本以某种方式终止的位置,所以如果它不是一个单独的参数,它只能是一个约定,如长度前缀或标记或一些固定的预期长度).

如何在字母.c_str()范围或进一步修改后使字符指针有效

您需要将内容复制x string到外部的新内存区域x.这个外部缓冲区可能在很多地方,例如另一个x或字符数组变量,它可能会或可能没有不同的生命周期,string因为它位于不同的范围内(例如命名空间,全局,静态,堆,共享内存,内存映射文件) .

要将文本复制x到独立的字符数组中:

// USING ANOTHER STRING - AUTO MEMORY MANAGEMENT, EXCEPTION SAFE
std::string old_x = x;
// - old_x will not be affected by subsequent modifications to x...
// - you can use `&old_x[0]` to get a writable char* to old_x's textual content
// - you can use resize() to reduce/expand the string
//   - resizing isn't possible from within a function passed only the char* address

std::string old_x = x.c_str(); // old_x will terminate early if x embeds NUL
// Copies ASCIIZ data but could be less efficient as it needs to scan memory to
// find the NUL terminator indicating string length before allocating that amount
// of memory to copy into, or more efficient if it ends up allocating/copying a
// lot less content.
// Example, x == "ab\0cd" -> old_x == "ab".

// USING A VECTOR OF CHAR - AUTO, EXCEPTION SAFE, HINTS AT BINARY CONTENT, GUARANTEED CONTIGUOUS EVEN IN C++03
std::vector old_x(x.data(), x.data() + x.size());       // without the NUL
std::vector old_x(x.c_str(), x.c_str() + x.size() + 1);  // with the NUL

// USING STACK WHERE MAXIMUM SIZE OF x IS KNOWN TO BE COMPILE-TIME CONSTANT "N"
// (a bit dangerous, as "known" things are sometimes wrong and often become wrong)
char y[N + 1];
strcpy(y, x.c_str());

// USING STACK WHERE UNEXPECTEDLY LONG x IS TRUNCATED (e.g. Hello\0->Hel\0)
char y[N + 1];
strncpy(y, x.c_str(), N);  // copy at most N, zero-padding if shorter
y[N] = '\0';               // ensure NUL terminated

// USING THE STACK TO HANDLE x OF UNKNOWN (BUT SANE) LENGTH
char* y = alloca(x.size() + 1);
strcpy(y, x.c_str());

// USING THE STACK TO HANDLE x OF UNKNOWN LENGTH (NON-STANDARD GCC EXTENSION)
char y[x.size() + 1];
strcpy(y, x.c_str());

// USING new/delete HEAP MEMORY, MANUAL DEALLOC, NO INHERENT EXCEPTION SAFETY
char* y = new char[x.size() + 1];
strcpy(y, x.c_str());
//     or as a one-liner: char* y = strcpy(new char[x.size() + 1], x.c_str());
// use y...
delete[] y; // make sure no break, return, throw or branching bypasses this

// USING new/delete HEAP MEMORY, SMART POINTER DEALLOCATION, EXCEPTION SAFE
// see boost shared_array usage in Johannes Schaub's answer

// USING malloc/free HEAP MEMORY, MANUAL DEALLOC, NO INHERENT EXCEPTION SAFETY
char* y = strdup(x.c_str());
// use y...
free(y);

想要a std::string x或char*从a生成的其他原因const char*

所以,上面你已经看过如何获得一个(string)const,以及如何制作一个独立于原文的文本副本char*,但是你能用它做什么呢？一个随机的例子......

给"C"代码访问C++ string的文本,如string

将printf("x is '%s'", x.c_str());文本复制到函数调用者指定的缓冲区(例如x)或用于设备I/O的易失性存储器(例如strncpy(callers_buffer, callers_buffer_size, x.c_str()))

将for (const char* p = x.c_str(); *p; ++p) *p_device = *p;文本追加到已经包含一些ASCIIZ文本的字符数组(例如x) - 注意不要超出缓冲区(在很多情况下你可能需要使用strcat(other_buffer, x.c_str()))

返回一个strncat或const char*一个函数(可能是出于历史原因 - 客户端使用您现有的API - 或者对于C兼容性,您不想返回一个char*,但确实想要将您std::string的数据复制到调用者的某个地方)

注意不要返回一个指针,该指针在指针指向的局部string变量已经离开范围之后可能被调用者解除引用

为不同的string实现编译/链接的一些具有共享对象的项目(例如STLport和native-native)可以将数据作为ASCIIZ传递以避免冲突

使用.c_str()方法const char *.

您可以使用&mystring[0]获取char *指针,但有几个问题:您不一定会得到一个零终止字符串,并且您将无法更改字符串的大小.您尤其要注意不要在字符串末尾添加字符,否则会出现缓冲区溢出(以及可能的崩溃).

在C++ 11之前,无法保证所有字符都是同一个连续缓冲区的一部分,但实际上所有已知的实现std::string方式都是这样的.看"&s [0]"是否指向std :: string中的连续字符？.

请注意,许多string成员函数将重新分配内部缓冲区并使您可能已保存的任何指针无效.最好立即使用它们然后丢弃.

C++ 17

C++ 17(即将推出的标准)更改了模板的概要,basic_string添加了非常量的重载data():

charT* data() noexcept;

返回:指针p,使得[0,size()]中的每个i的p + i ==&operator.

CharT const * 从 std::basic_string

std::string const cstr = { "..." };
char const * p = cstr.data(); // or .c_str()

CharT * 从 std::basic_string

std::string str = { "..." };
char * p = str.data();

C++ 11

std::string str = { "..." };
str.c_str();

从C++ 11开始,标准说:

对象中的char状basic_string对象应连续存储.也就是说,任何basic_string对象s,身份&*(s.begin() + n) == &*s.begin() + n应持的所有值n这样0 <= n < s.size().

---

const_reference operator[](size_type pos) const;
reference operator[](size_type pos);

返回:*(begin() + pos)if pos < size(),否则引用CharT具有值的类型的对象CharT(); 参考值不得修改.

---

const charT* c_str() const noexcept;
const charT* data() const noexcept;

返回:指针p,p + i == &operator[](i)对于每个iin [0,size()].

有可分割的方法来获取非const字符指针.

1.使用C++ 11的连续存储

std::string foo{"text"};
auto p = &*foo.begin();

临

简单而简短

快速(仅涉及无复制的方法)

缺点

最终'\0'不得改变/不一定是非常规内存的一部分.

2.使用 std::vector

std::string foo{"text"};
std::vector fcv(foo.data(), foo.data()+foo.size()+1u);
auto p = fcv.data();

临

简单

自动内存处理

动态

缺点

需要字符串副本

3.使用std::arrayif N是编译时间常量(并且足够小)

std::string foo{"text"};
std::array fca;
std::copy(foo.data(), foo.data()+foo.size()+1u, fca.begin());

临

简单

堆栈内存处理

缺点

静态的

需要字符串副本

4.具有自动存储删除的原始内存分配

std::string foo{ "text" };
auto p = std::make_unique(foo.size()+1u);
std::copy(foo.data(), foo.data() + foo.size() + 1u, &p[0]);

临

内存占用少

自动删除

简单

缺点

需要字符串副本

静态(动态使用需要更多代码)

比矢量或数组少的功能

5.手动处理的原始内存分配

std::string foo{ "text" };
char * p = nullptr;
try
{
  p = new char[foo.size() + 1u];
  std::copy(foo.data(), foo.data() + foo.size() + 1u, p);
  // handle stuff with p
  delete[] p;
}
catch (...)
{
  if (p) { delete[] p; }
  throw;
}

临

最大'控制'

精读

需要字符串副本

最大责任/易错性

复杂

我正在使用一个带有很多函数的API作为输入a char*.

我创建了一个小班来面对这类问题,我已经实现了RAII成语.

class DeepString
{
        DeepString(const DeepString& other);
        DeepString& operator=(const DeepString& other);
        char* internal_; 

    public:
        explicit DeepString( const string& toCopy): 
            internal_(new char[toCopy.size()+1]) 
        {
            strcpy(internal_,toCopy.c_str());
        }
        ~DeepString() { delete[] internal_; }
        char* str() const { return internal_; }
        const char* c_str()  const { return internal_; }
};

你可以用它作为:

void aFunctionAPI(char* input);

//  other stuff

aFunctionAPI("Foo"); //this call is not safe. if the function modified the 
                     //literal string the program will crash
std::string myFoo("Foo");
aFunctionAPI(myFoo.c_str()); //this is not compiling
aFunctionAPI(const_cast(myFoo.c_str())); //this is not safe std::string 
                                                //implement reference counting and 
                                                //it may change the value of other
                                                //strings as well.
DeepString myDeepFoo(myFoo);
aFunctionAPI(myFoo.str()); //this is fine

我已经调用了这个类,DeepString因为它正在创建DeepString一个现有字符串的深层唯一副本(不可复制).

看看这个:

string str1("stackoverflow");
const char * str2 = str1.c_str();

但请注意,这将返回const char *.对于a char *,用于strcpy将其复制到另一个char数组中.

char* result = strcpy((char*)malloc(str.length()+1), str.c_str());