深入解析 C++ 字符串处理：提取和分割的多种方法

在 C++ 编程中，字符串处理是一个常见的任务，尤其是在需要从字符串中提取特定数据时。本文将详细探讨如何使用 C++ 标准库中的工具（如 std::istringstream 和 std::string 的成员函数）来提取和分割字符串，并分析不同方法的适用场景和优缺点。我们将通过多个示例代码逐步讲解，帮助读者掌握字符串处理的技巧。

1. 字符串提取的基本方法

1.1 使用 `std::istringstream` 和 `>>` 操作符

std::istringstream 是 C++ 标准库中的一个类，它将字符串作为输入流来处理。通过 >> 操作符，我们可以从流中提取以空格分隔的单词或数字。

示例代码

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>int main() {std::string s = "id13 id1 id6 id0 id8 id6 id0";std::istringstream iss(s);std::string token;while (iss >> token) {std::cout << token << std::endl;}return 0;
}

输出

id13
id1
id6
id0
id8
id6
id0

分析

iss >> token 会按空格分隔字符串，逐个提取单词。
这种方法适用于字符串中的单词是用空格分隔的简单场景。

1.2 提取 `id` 后面的数字

如果需要从类似 "id13 id1 id6" 的字符串中提取 id 后面的数字，可以使用 std::string::substr 方法。

示例代码

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <vector>int main() {std::string s = "id13 id1 id6 id0 id8 id6 id0";std::istringstream iss(s);std::string token;std::vector<int> ids;while (iss >> token) {if (token.substr(0, 2) == "id") {int id = std::stoi(token.substr(2));ids.push_back(id);}}for (int id : ids) {std::cout << id << std::endl;}return 0;
}

输出

分析

token.substr(2) 从 token 的第 2 个字符开始提取子串，跳过 "id"。
无论 id 后面的数字是一位数、两位数还是三位数，substr(2) 都能正确提取。
这种方法简洁高效，适用于提取固定前缀后的数字。

2. 处理复杂分隔符

2.1 使用 `std::getline` 自定义分隔符

如果字符串的分隔符不是空格（例如逗号 , 或分号 ;），可以使用 std::getline 并指定分隔符。

示例代码

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <vector>int main() {std::string s = "id13,id1,id6,id0,id8,id6,id0";std::istringstream iss(s);std::string token;std::vector<int> ids;while (std::getline(iss, token, ',')) {if (token.substr(0, 2) == "id") {int id = std::stoi(token.substr(2));ids.push_back(id);}}for (int id : ids) {std::cout << id << std::endl;}return 0;
}

输出

分析

std::getline(iss, token, ',') 会按逗号分隔字符串，逐个提取单词。
这种方法适用于处理自定义分隔符的场景。

2.2 处理多行输入

如果输入是多行的，std::getline 也可以按行提取内容。

示例代码

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>int main() {std::string s = "id13 id1 id6\nid0 id8 id6\nid0";std::istringstream iss(s);std::string line;while (std::getline(iss, line)) {std::istringstream lineStream(line);std::string token;while (lineStream >> token) {std::cout << token << std::endl;}}return 0;
}

输出

id13
id1
id6
id0
id8
id6
id0

分析

外层 std::getline 按行提取内容。
内层 lineStream >> token 按空格分隔每行的单词。
这种方法适用于处理多行输入的场景。

3. 高级字符串处理技巧

3.1 使用正则表达式

C++11 引入了 <regex> 库，支持正则表达式匹配，可以更灵活地处理字符串。

示例代码

#include <iostream>
#include <regex>
#include <string>
#include <vector>int main() {std::string s = "id13 id1 id6 id0 id8 id6 id0";std::regex pattern(R"(id(\d+))");std::smatch matches;std::vector<int> ids;auto words_begin = std::sregex_iterator(s.begin(), s.end(), pattern);auto words_end = std::sregex_iterator();for (std::sregex_iterator i = words_begin; i != words_end; ++i) {std::smatch match = *i;int id = std::stoi(match.str(1));ids.push_back(id);}for (int id : ids) {std::cout << id << std::endl;}return 0;
}

输出

分析

使用正则表达式 R"(id(\d+))" 匹配 id 后面的数字。
这种方法功能强大，但语法较复杂，适合处理复杂的字符串匹配任务。

3.2 性能优化

对于大规模数据处理，性能可能成为瓶颈。可以通过以下方法优化：

避免频繁创建和销毁 std::istringstream 对象。
使用 std::string_view（C++17）减少字符串拷贝。

示例代码

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <vector>int main() {std::string s = "id13 id1 id6 id0 id8 id6 id0";std::istringstream iss(s);std::string token;std::vector<int> ids;ids.reserve(10); // 预分配空间while (iss >> token) {if (token.substr(0, 2) == "id") {int id = std::stoi(token.substr(2));ids.push_back(id);}}for (int id : ids) {std::cout << id << std::endl;}return 0;
}

分析

预分配 ids 的空间可以减少动态内存分配的开销。
使用 std::string_view 可以避免不必要的字符串拷贝。

4. 总结

本文详细介绍了 C++ 中字符串提取和分割的多种方法，包括：

使用 std::istringstream 和 >> 操作符按空格分隔字符串。
使用 std::getline 处理自定义分隔符和多行输入。
使用正则表达式处理复杂的字符串匹配任务。
通过性能优化技巧提高代码效率。

每种方法都有其适用的场景和优缺点，开发者可以根据具体需求选择合适的方法。掌握这些技巧后，你将能够高效地处理各种字符串任务，提升代码的可读性和性能。

通过本文的学习，希望读者能够深入理解 C++ 字符串处理的精髓，并在实际项目中灵活运用这些方法。