std::basic_stringを使いこなして、C++で文字列を自在に操る
C++の文字列操作:std::basic_string完全ガイド
std::basic_stringとは?
std::basic_stringは、C++標準ライブラリで提供される汎用的な文字列クラスです。文字列の格納、操作、比較など、文字列処理に必要な機能を網羅しています。
主な特徴:
- 様々な文字型に対応:char、wchar_t、char16_t、char32_tなど
- 豊富な操作メソッド:連結、分割、検索、置換など
- 高度な機能:正規表現処理、ロケール対応など
- 効率的なメモリ管理:動的メモリ確保と解放を自動で行う
基本的な使い方
std::basic_stringを使うには、まずヘッダーファイル <string>
をインクルードする必要があります。
#include <string>
文字列の作成:
- コンストラクタを使って直接文字列を指定
std::string str1 = "Hello, world!";
- 空の文字列を作成
std::string str2;
- 別の文字列からコピー
std::string str3(str1);
文字列の操作:
- 文字列の長さを取得
std::size_t len = str1.length();
- 文字列の連結
std::string str4 = str1 + " " + str2;
- 文字列の検索
std::size_t pos = str1.find("world");
- 部分文字列の取得
std::string sub = str1.substr(7, 5); // "world"
文字列の比較:
- 等価比較
bool equal = (str1 == str2);
- 不等価比較
bool not_equal = (str1 != str2);
- 辞書順比較
bool less = (str1 < str2);
応用的な機能
std::basic_stringは、文字列処理に必要な様々な機能を提供しています。
正規表現処理:
std::regex
クラスを使って、複雑なパターン検索や置換を行うことができます。
ロケール対応:
std::locale
クラスを使って、言語や地域に合わせた文字列処理を行うことができます。
- 文字列の変換 (大小文字変換、数値変換など)
- フォーマット指定出力
- ストリーム入出力
まとめ
std::basic_stringは、C++で文字列を扱うための強力なツールです。基本的な使い方をマスターすれば、様々な文字列処理を簡単に行うことができます。
補足
- C++20では、
std::string_view
という新しいクラスが導入されました。これは、std::basic_stringの軽量版であり、コピーせずに文字列を参照することができます。 - 文字列処理ライブラリとして、Boost.StringやQtなど、C++標準ライブラリ以外の選択肢もあります。
学習を深めるために:
- 上記の参考資料を参考に、std::basic_stringの様々な機能を試してみてください。
- 実際にコードを書いて、文字列処理の練習をしましょう。
- C++標準ライブラリだけでなく、他の文字列処理ライブラリについても調べてみましょう。
std::basic_string サンプルコード
#include <string>
// 直接文字列を指定
std::string str1 = "Hello, world!";
// 空の文字列を作成
std::string str2;
// 別の文字列からコピー
std::string str3(str1);
// 文字列リテラルから
std::string str4 = "C++"s;
// wchar_t から
std::wstring wstr = L"こんにちは";
std::string str5(wstr.begin(), wstr.end());
文字列の操作
// 文字列の長さを取得
std::size_t len = str1.length();
// 文字列の連結
std::string str6 = str1 + " " + str2;
// 文字列の検索
std::size_t pos = str1.find("world");
// 部分文字列の取得
std::string sub = str1.substr(7, 5); // "world"
// 文字列の置換
str1.replace(pos, 5, "!"); // "Hello, !"
// 大文字に変換
std::transform(str1.begin(), str1.end(), str1.begin(), ::toupper);
文字列の比較
// 等価比較
bool equal = (str1 == str2);
// 不等価比較
bool not_equal = (str1 != str2);
// 辞書順比較
bool less = (str1 < str2);
応用的な機能
正規表現処理
#include <regex>
std::string str = "This is a test string.";
// 数字を抽出
std::regex re("[0-9]+");
std::smatch match;
if (std::regex_search(str, match, re)) {
std::string number = match[0].str();
std::cout << "Number: " << number << std::endl;
}
ロケール対応
#include <locale>
std::string str = "Hello, world!";
// ロケールを設定
std::locale loc("ja_JP.UTF-8");
// 大文字に変換
std::transform(str.begin(), str.end(), str.begin(), std::toupper, loc);
std::cout << str << std::endl; // "こんにちは、世界!"
これらのサンプルコードを参考に、std::basic_stringの様々な機能を試してみてください。
学習を深めるために
- 上記のサンプルコードを参考に、実際にコードを書いて、文字列処理の練習をしましょう。
C++で文字列を扱うその他の方法
C言語の文字列配列
伝統的な方法として、C言語の文字列配列 (char[]
) を使用できます。
char str[] = "Hello, world!";
// 文字列の長さを取得
size_t len = strlen(str);
// 文字列の連結
strcat(str, "!");
// 文字列の検索
char *pos = strstr(str, "world");
// 部分文字列の取得
char sub[6];
strncpy(sub, str + 7, 5);
sub[5] = '\0'; // 末尾文字を追加
// 文字列の比較
int cmp = strcmp(str, "Hello, world!");
C言語の文字列配列はシンプルですが、メモリ管理や安全性に注意する必要があります。
STLのアルゴリズム
標準ライブラリのアルゴリズムを使って、文字列操作を行うこともできます。
#include <algorithm>
#include <vector>
std::string str = "Hello, world!";
// 文字列を反転
std::reverse(str.begin(), str.end());
// 文字列を大文字に変換
std::transform(str.begin(), str.end(), str.begin(), ::toupper);
// 部分文字列を検索
std::vector<std::string> words;
std::split(words, str, std::is_space); // 空白文字で分割
STLアルゴリズムは汎用性が高いですが、文字列操作に特化した機能は少ないです。
第三者ライブラリ
Boost.StringやQtなど、C++で文字列を扱うための強力なライブラリが多数存在します。
Boost.String:
*豊富な文字列操作機能
- 高度な正規表現処理
- ロケール対応
Qt:
*豊富な文字列操作機能
- GUIアプリケーション開発に最適
- プラットフォーム間互換性
これらのライブラリは、std::basic_stringよりも多くの機能を提供しますが、学習コストやライブラリの依存関係などの考慮が必要です。
まとめ
C++で文字列を扱う方法は、std::basic_string以外にも多数存在します。それぞれの方法にはメリットとデメリットがあり、目的に合った方法を選択する必要があります。
C++ Strings の魔法使い:std::stoi で文字列を整数に変換する
この解説では、std::stoi の使い方を分かりやすく説明し、さらにその仕組みや注意点についても詳しく掘り下げていきます。std::stoi は、string 型の文字列を受け取り、それを int 型の整数に変換する関数です。使い方はとても簡単で、以下のコードのように記述します。
std::basic_string::back以外の最後の文字取得方法:at(), operator[], イテレータなど
概要機能: 文字列の最後の文字への参照を返す戻り値: 最後の文字への参照引数: なし使用例:詳細std::basic_string::back は、文字列クラス std::basic_string のメンバー関数です。この関数は、文字列の最後の文字への参照を返します。
std::basic_string::crbegin関数とstd::reverse_iteratorの比較
std::basic_string::crbegin は、C++ 標準ライブラリで提供されている std::basic_string クラスのメンバ関数です。この関数は、文字列の逆順を指す 読み取り専用 イテレータを返します。つまり、文字列の最後の文字から最初の文字に向かってイテレートすることができます。
std::basic_string::clear を使いこなして C++ プログラミングをレベルアップ!
std::basic_string::clear の概要文字列オブジェクトからすべての文字を削除します。メモリ解放は行われません。容量は変更されない可能性が高いです。すべてのポインタ、参照、イテレータは無効化されます。std::basic_string::clear は、std::string::erase(begin(), end()) と同じように動作します。つまり、文字列の先頭から末尾までのすべての文字が削除されます。
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std::basic_string::find 関数は、C++ の std::string クラスにおいて、部分文字列の検索を行うための強力なツールです。この関数は、検索対象となる文字列と、検索開始位置を指定することで、部分文字列が見つかった最初の位置を返します。
std::basic_string_view::find_last_of の使い方:C++で文字列の最後の出現位置を探す
引数: str: 検索対象となる文字列 pos: 検索を開始する位置(省略可能、デフォルトは文字列末尾)str: 検索対象となる文字列pos: 検索を開始する位置(省略可能、デフォルトは文字列末尾)返値: 見つかった場合は、最後の出現位置 見つからない場合は、std::basic_string_view::npos
std::basic_string::crbegin関数とstd::reverse_iteratorの比較
std::basic_string::crbegin は、C++ 標準ライブラリで提供されている std::basic_string クラスのメンバ関数です。この関数は、文字列の逆順を指す 読み取り専用 イテレータを返します。つまり、文字列の最後の文字から最初の文字に向かってイテレートすることができます。
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std::wcstold 関数は、ワイド文字列 (wstring) から double 型の浮動小数点数を解釈し、変換するものです。ワイド文字列とは、wchar_t 型の文字列で、通常の文字列 (char) よりも広範囲の文字を表すことができます。
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この関数は、以下の2つの重要な役割を果たします。特定の文字列以外の最後の文字を見つける検索対象となる文字列をstr、検索対象となる文字列をnot_ofとします。find_last_not_of関数は、strの中でnot_ofに含まれない最後の文字の位置を返します。
std::basic_string::append のサンプルコード
使い方std::basic_string::append の使い方は、以下のとおりです。上記のように、append メソッドに文字列を渡すことで、その文字列を末尾に追加することができます。その他の機能std::basic_string::append は、文字列だけでなく、さまざまな種類のデータを追加することができます。