C++：通過索引更改字符串

Question

我是C++的初學者，我目前正在使用字符串。 我的問題是爲什麼編譯我在下面提供的腳本時，我可以得到字符串的字符，當我使用索引符號，但不能使用cout獲得字符串本身。 這是代碼：

#include <iostream> 
#include <string> 

using namespace std; 

int main() 
{ 
    string original; // original message 
    string altered; // message with letter-shift 

    original = "abc"; 
    cout << "Original : " << original << endl; // display the original message 

    for(int i = 0; i<original.size(); i++) 
     altered[i] = original[i] + 5; 

    // display altered message 
    cout << altered[0] << " " << altered[1] << " " << altered[2] << endl; 
    cout << "altered : " << altered << endl; 

    return 0; 
} 

當我運行此腳本，「改變」的字符串中的字符都正確地與這條線顯示：

cout << altered[0] << " " << altered[1] << " " << altered[2] << endl; 

但是字符串本身是不是跟這個顯示行：

cout << "altered : " << altered << endl; 

我想知道爲什麼會發生這種情況。

Answer 1

沒有重新調整你的altered串循環之前，以適應original字符串的長度，這樣你的代碼具有未定義行爲：

altered[i] = original[i] + 5; // UB - altered is empty 

爲了解決這個問題，在循環之前調整altered：

altered.resize(original.size()); 

或者使用std::string::operator+=或類似附加到altered：

altered += original[i] + 5; 

這樣，它可以在循環之前清空，它會自動調整其自身以包含附加字符。

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說明

UB這裏發生的一切的辦法，就是你在靜態數組，這std::string採用短串優化寫入數據成功（std::string::operator[]做任何檢查，如果你是訪問該陣列通過std::string::size()），但std::string::size()仍然0，以及std::string::begin() == std::string::end()。

這就是爲什麼你可以單獨訪問數據（再次，與UB）：

cout << altered[0] << " " << altered[1] << " " << altered[2] << endl; 

但cout << aligned沒有打印任何東西，考慮簡化operator<<定義std::string看起來功能這樣的：

std::ostream &operator<<(std::ostream &os, std::string const& str) 
{ 
    for(auto it = str.begin(); it != str.end(); ++it) // this loop does not run 
     os << *it; 

    return os; 
} 

用一句話，std::string不知道你對底層數組做了什麼，並且你的意思是字符串長度增長。

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最後，<algoritm>方式做這個轉型：

std::transform(original.begin(), original.end(), 
    std::back_inserter(altered), // or altered.begin() if altered was resized to original's length 
    [](char c) 
    { 
     return c + 5; 
    } 

（必要標題：<algorithm>，<iterator>）

Answer 2

在程序中的字符串altered是空的。它沒有元素。 因此，你可以不使用下標運算符來訪問字符串的不存在的元素，你正在做的

altered[i] = original[i] + 5; 

所以，你可以追加新字符的字符串。有幾種方法可以做到這一點。例如

altered.push_back(original[i] + 5); 

或

altered.append(1, original[i] + 5); 

或

altered += original[i] + 5; 

正如你可能不適用下標運算符空字符串分配一個值，那麼最好是使用範圍 - 基於循環，因爲索引本身實際上不被使用。例如

for (char c : original) altered += c + 5; 

Answer 3

的altered的大小始終爲零 - 用您試圖在指標從original複製值altered指標altered不有。正如LogicStuff所說，這是未定義的行爲 - 它不會產生錯誤，因爲當我們使用std::string索引時，實際上我們調用std::string上的運算符來訪問字符串的data字段。使用[]運算符在C++標準中被定義爲具有無範圍檢查 - 這就是爲什麼不拋出錯誤的原因。訪問索引安全方式是使用at(i)方法：altered.at(i)反而會拋出一個範圍錯誤如果altered.size() <= i

不過，我會把這作爲我的解決方案，因爲它是一個「現代C++」的方法（加上更短和完整）。

這是另類我會做什麼上面已經給出：

string original = "abc"; 
string altered = original; 
for (auto& c : altered) c += 5; // ranged for-loop - for each element in original, increase its value by 5 
cout << altered << endl; 

注意在代碼中顯著減少:-)

即使我做LogicStuff的方式，我仍然會像這樣做：

string original = "abc" 
string altered = ""; // this is actually what an empty string should be initialised to. 
for (auto& c : original) altered += (c+5); 

不過，我其實不推薦這種方式，因爲方式push_back()和字符串添加/串concatenatio工作。在這個小例子中，這很好，但是如果original是一個持有要解析書籍的前10頁的字符串呢？或者如果它是一百萬字符的原始輸入呢？然後每當altered的data字段達到其限制時，都需要通過系統調用重新分配，並複製altered的內容，並且釋放data字段的先前分配。這是一個重大的性能障礙，相對於original的大小而言增長 - 這只是不好的做法。做一個完整的副本然後迭代總是更高效，對複製的字符串進行必要的調整。這同樣適用於std::vector。