5、数组与字符串：一维数组、二维数组、字符数组、C风格字符串、string类、常用字符串操作

数组和字符串，说白了就是C++里最基础的数据容器。我刚开始学的时候，觉得这东西太简单了，不就是一堆数据排排坐嘛。结果真到项目里，踩过的坑一个接一个。今天咱们就把这块彻底捋清楚。

5.1 一维数组：最朴素的连续内存

一维数组，就是同一类型元素的线性集合。它在内存里是连续存放的，这一点非常关键。

int scores[5] = {88, 92, 76, 85, 90};
// 内存布局：scores[0] scores[1] ... scores[4] 紧挨着

声明与初始化

• 类型固定：所有元素类型必须一致
• 大小固定：编译时确定，运行时不能变
• 下标从0开始：这是C/C++的传统，也是新手最容易犯迷糊的地方

我在项目中遇到过一个问题：用 sizeof 求数组长度，结果传参后就不灵了。为什么？因为数组作为参数传递时，会退化为指针，sizeof 只能拿到指针的大小，而不是整个数组的大小。

void printArray(int arr[]) {
    // arr 已经退化为指针了
    int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 错误！拿不到正确长度
}

int main() {
    int arr[10];
    int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); // 正确：10
    printArray(arr);
}

5.2 二维数组：表格数据的天然选择

二维数组，你可以把它想象成一个表格——行和列。但内存里它仍然是连续存储的，按行优先排列。

int matrix[3][4] = {
    {1, 2, 3, 4},
    {5, 6, 7, 8},
    {9, 10, 11, 12}
};
// 访问：matrix[行][列]

内存布局：matrix[0][0], matrix[0][1], ..., matrix[0][3], matrix[1][0], ... 全部连续。

嗯，这里要注意：二维数组作为函数参数时，除了第一维可以省略，其他维度必须指定。否则编译器不知道每行有多少列，没法计算偏移量。

void printMatrix(int arr[][4], int rows) {
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < 4; j++) {
            cout << arr[i][j] << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

5.3 字符数组与C风格字符串

C风格字符串，说白了就是以 '\0'（空字符）结尾的字符数组。这是C语言留下的遗产，C++里依然广泛使用。

char str1[] = "Hello";      // 自动添加 '\0'，实际长度6
char str2[] = {'H','e','l','l','o','\0'}; // 手动加 '\0'
char str3[10] = "Hello";    // 预留空间，后面自动补 '\0'

为什么需要 '\0'？ 因为C风格字符串没有长度信息，必须靠这个结束标记来知道字符串到哪里结束。你想想看，如果没有 '\0'，像 strlen、strcpy 这些函数怎么知道字符串有多长？

常用C风格字符串函数（需要 #include <cstring>）

函数	作用	注意事项
strlen(s)	返回字符串长度（不含'\0'）	O(n)复杂度，不是常数时间
strcpy(dest, src)	复制字符串	确保 dest 空间足够
strcat(dest, src)	拼接字符串	确保 dest 空间足够
strcmp(s1, s2)	比较字符串	返回0表示相等
strchr(s, c)	查找字符	返回指针或NULL

5.4 string类：C++的现代方案

说实话，C风格字符串用起来太痛苦了。手动管理内存、担心越界、拼接还要小心翼翼。C++的 string 类把这些麻烦全解决了。

#include <string>
using namespace std;

string s1 = "Hello";
string s2("World");
string s3 = s1 + " " + s2;  // 直接拼接，不用操心内存

cout << s3 << endl;        // "Hello World"
cout << s3.length() << endl; // 11

string 的优势

• 自动管理内存：不用手动分配释放
• 动态增长：可以随时追加字符
• 运算符重载：+、+=、==、< 等直接用
• 安全：不会出现缓冲区溢出

5.5 常用字符串操作详解

不管是C风格还是 string，有些操作是绕不开的。咱们挑几个最常用的说说。

1. 查找子串

string text = "Hello, welcome to C++ world!";
size_t pos = text.find("welcome");
if (pos != string::npos) {
    cout << "找到了，位置：" << pos << endl;
}

// C风格：strstr
const char* result = strstr(text.c_str(), "welcome");

2. 截取子串

string sub = text.substr(7, 7);  // 从位置7开始，取7个字符
cout << sub << endl;            // "welcome"

3. 插入与删除

string s = "I C++";
s.insert(2, "love ");  // "I love C++"
s.erase(2, 5);         // 又变回 "I C++"

4. 替换

string s = "I like Java";
s.replace(7, 4, "C++"); // "I like C++"

5. 转换大小写

string s = "Hello World";
for (char &c : s) {
    c = toupper(c);  // 或者 tolower
}
// s 变成 "HELLO WORLD"

5.6 知识体系总览

下面这张图把本章的核心知识点串起来了。你可以看到，数组是基础，字符数组是数组的特例，C风格字符串是字符数组的约定用法，而 string 类是对C风格字符串的封装和升级。

说白了，数组是C++的底层基石，理解它你才能理解指针和内存管理。而 string 类则是C++对字符串操作的现代化封装，让你写代码更高效、更安全。我个人建议：新项目里优先用 string，但一定要理解底层数组的原理——因为很多面试题和底层调试，最终还是绕不开数组和指针。

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