C/C++-Grundlagen

Strings in C und C++

In dieser Lektion vergleichst du die Zeichenarrays von C mit std::string von C++ beim Ermitteln der Länge, beim Verketten, Vergleichen und Suchen.

Einführung

C speichert Text in char-Arrays, die mit einem unsichtbaren Zeichen '\0' enden, und der Programmierer muss selbst sicherstellen, dass das Array genug Platz hat. C++ bietet std::string, einen String-Typ, der seinen Speicher selbst verwaltet und die Arbeit mit Text viel sicherer und bequemer macht.

Wichtige Punkte

Schalte die Compiler-Warnungen (compiler warnings) ein und behebe alle.
Verstehe den Datentyp und die Lebensdauer (lifetime) jedes Werts genau.
Prüfe immer die Eingabedaten und die Grenzen von Array-Indizes.

Codebeispiele in C und C++

Code ausführen →

main.c

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>

int main(void) {
    /* A C string is a char array that ends with '\0'. */
    char name[32] = "Ada";
    printf("%s has %zu letters\n", name, strlen(name));

    /* strcat appends; the array must have room for the result. */
    strcat(name, " Lovelace");
    printf("%s\n", name);

    /* strcmp returns 0 when two strings are equal. */
    printf("equal: %d\n", strcmp("cat", "cat") == 0);

    /* Walk the characters until the terminating '\0'. */
    char upper[32];
    size_t i = 0;
    for (; name[i] != '\0'; i++) {
        upper[i] = (char)toupper((unsigned char)name[i]);
    }
    upper[i] = '\0';
    printf("%s\n", upper);

    /* strstr finds a substring and returns a pointer to it, or NULL. */
    printf("contains \"love\": %s\n", strstr("lovelace", "love") ? "yes" : "no");
    return 0;
}

Ergebnis der Ausführung

Ada has 3 letters
Ada Lovelace
equal: 1
ADA LOVELACE
contains "love": yes

C++

Code ausführen →

main.cpp

#include <algorithm>
#include <cctype>
#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // std::string manages its own memory and grows as needed.
    std::string name = "Ada";
    std::cout << name << " has " << name.size() << " letters\n";

    name += " Lovelace";
    std::cout << name << '\n';

    // == compares the contents of two strings.
    std::cout << "equal: " << (std::string("cat") == "cat") << '\n';

    std::string upper = name;
    std::transform(upper.begin(), upper.end(), upper.begin(),
                   [](unsigned char c) { return static_cast<char>(std::toupper(c)); });
    std::cout << upper << '\n';

    // find returns std::string::npos when the text is missing.
    std::string word = "lovelace";
    std::cout << "contains \"love\": " << (word.find("love") != std::string::npos ? "yes" : "no") << '\n';
    std::cout << "first name: " << name.substr(0, 3) << '\n';
}

Ergebnis der Ausführung

Ada has 3 letters
Ada Lovelace
equal: 1
ADA LOVELACE
contains "love": yes
first name: Ada

C und C++ im Vergleich

In C arbeiten die Funktionen strlen, strcat, strcmp und strstr direkt auf Zeichenarrays, und ist das Array beim Verketten nicht groß genug, kann es zu einem Pufferüberlauf (buffer overflow) kommen. std::string bietet size(), +=, ==, find() und substr() und vergrößert seinen Speicher bei Bedarf selbst, so wird dieser Fehler vermieden.

C verwendet kleine prozedurale Funktionen und zeigt offen, wie Daten im Speicher dargestellt werden.

C++

C++ erlaubt weiterhin Arbeit auf niedriger Ebene, ergänzt aber Bibliothekstypen und sicherere Abstraktionen.

Übungen zur Vertiefung

Führe beide Versionen aus und ändere dann den Code, um zu beobachten, welche Sicherheit jede Sprache bietet.

Teste ungültige Eingaben und Grenzwerte.
Kompiliere mit den Flags -Wall -Wextra -Wpedantic, um zusätzliche Warnungen einzuschalten.
Lagere gemeinsame Deklarationen in eine Header-Datei und die Implementierung in eine eigene Datei aus.

Mit einer Challenge üben

Nutze den Inhalt dieser Lektion, um ein echtes Problem zu lösen. Jede Challenge läuft im Browser, mit sofortigen Tests und einem KI-Review.

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