C++ 字符串流化 stringstream

原理

1. std::stringstream 概述

2. 内部机制

3. 工作原理

写入数据

读取数据

4. 主要操作

妙用

1. 将数据格式化为字符串

2. 从字符串解析数据

3. 字符串到数值转换、数值到字符串转换

4. 合并字符串

5. 动态生成 SQL 查询

6. 日志系统

7. 基于模板生成代码

8. URL 解析

9. 生成 HTML

10. 动态命令行生成

总结

附：自定义 MyStringStream 类

C++ 中的字符串流化（string stream）是通过标准库提供的 std::stringstream 实现的。std::stringstream 是 std::iostream 的子类，它允许我们将字符串作为流进行读写操作。下面我将解释字符串流化的原理，包括其内部机制和工作方式。

原理

1. `std::stringstream` 概述

std::stringstream 位于 <sstream> 头文件中，是 std::basic_stringstream<char> 的类型定义。它是一个模板类，继承自 std::iostream，可以同时进行输入和输出操作。

2. 内部机制

std::stringstream 的核心是使用一个 std::stringbuf 对象，该对象是 std::basic_stringbuf<char> 的实例。std::stringbuf 提供了将字符串作为流缓冲区的能力。

std::stringbuf：该类继承自 std::basic_streambuf<char>，用于管理内部字符串缓冲区。它提供了读写字符串的接口。
std::stringstream：组合了 std::istream 和 std::ostream 的功能，通过 std::stringbuf 实现对字符串的读写操作。

3. 工作原理

std::stringstream 使用内部的 std::stringbuf 对象来存储和管理字符串数据。std::stringbuf 维护一个内部缓冲区（即 std::string 对象），可以通过流操作将数据写入或从中读取。

写入数据

当我们向 std::stringstream 写入数据时，数据被插入到内部缓冲区中。
流操作符（<<）重载实现了对各种数据类型的格式化写入。

std::stringstream ss;
ss << 123 << " " << 45.67;  // 将整数和浮点数写入字符串流

读取数据

当我们从 std::stringstream 读取数据时，数据从内部缓冲区中提取。
流操作符（>>）重载实现了对各种数据类型的解析读取。

std::stringstream ss("123 45.67");
int a;
double b;
ss >> a >> b;  // 从字符串流中读取整数和浮点数

4. 主要操作

插入数据：使用 << 操作符将数据插入到字符串流中。
提取数据：使用 >> 操作符从字符串流中提取数据。
获取字符串：使用 str() 方法获取内部缓冲区的字符串表示。
设置字符串：使用 str(const std::string& s) 方法设置内部缓冲区的内容。
清空流：使用 str("") 和 clear() 清空流内容和状态。

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>int main() {// 创建一个字符串流对象std::stringstream ss;// 写入数据到字符串流int num = 42;double pi = 3.14159;ss << "Number: " << num << ", Pi: " << pi;// 获取字符串流的内容std::string str = ss.str();std::cout << "Stream content: " << str << std::endl;// 清空字符串流ss.str("");ss.clear();// 写入新的数据到字符串流std::string data = "123 45.67";ss.str(data);// 从字符串流读取数据int a;double b;ss >> a >> b;std::cout << "Extracted values: a = " << a << ", b = " << b << std::endl;return 0;
}

妙用

1. 将数据格式化为字符串

使用 std::stringstream 可以将各种类型的数据格式化为字符串。

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>int main() {std::stringstream ss;int n = 42;double pi = 3.14159;// 向字符串流中插入数据ss << "The value of n is " << n << " and the value of pi is " << pi;// 将字符串流转换为字符串std::string result = ss.str();std::cout << result << std::endl;return 0;
}

2. 从字符串解析数据

使用 std::stringstream 可以从字符串中解析出不同类型的数据。

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>int main() {std::string data = "42 3.14159";std::stringstream ss(data);int n;double pi;// 从字符串流中提取数据ss >> n >> pi;std::cout << "The value of n is " << n << " and the value of pi is " << pi << std::endl;return 0;
}

3. 字符串到数值转换、数值到字符串转换

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>int main() {std::string numberStr = "12345";int number;std::stringstream ss(numberStr);ss >> number;if (ss.fail()) {std::cout << "Conversion failed!" << std::endl;} else {std::cout << "Converted number: " << number << std::endl;}return 0;
}

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>int main() {int number = 12345;std::stringstream ss;ss << number;std::string numberStr = ss.str();std::cout << "Converted string: " << numberStr << std::endl;return 0;
}

4. 合并字符串

std::stringstream 可以用于高效地拼接多个字符串。

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>int main() {std::string firstName = "John";std::string lastName = "Doe";int age = 30;std::stringstream ss;ss << "Name: " << firstName << " " << lastName << ", Age: " << age;std::string result = ss.str();std::cout << result << std::endl;return 0;
}

5. 动态生成 SQL 查询

std::stringstream 可以用于动态生成复杂的 SQL 查询语句。

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>std::string generateSQLQuery(const std::string& tableName, const std::string& column, int value) {std::stringstream ss;ss << "SELECT * FROM " << tableName << " WHERE " << column << " = " << value;return ss.str();
}int main() {std::string query = generateSQLQuery("users", "age", 25);std::cout << "Generated SQL Query: " << query << std::endl;return 0;
}

6. 日志系统

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <fstream>class Logger {
public:void log(const std::string& message) {std::stringstream ss;ss << "[INFO] " << message;writeLog(ss.str());}void logError(const std::string& message) {std::stringstream ss;ss << "[ERROR] " << message;writeLog(ss.str());}private:void writeLog(const std::string& logEntry) {std::ofstream logFile("log.txt", std::ios_base::app);logFile << logEntry << std::endl;}
};int main() {Logger logger;logger.log("This is an information message.");logger.logError("This is an error message.");return 0;
}

7. 基于模板生成代码

std::stringstream 可以用于代码生成工具，通过模板生成不同的代码片段。

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>std::string generateFunction(const std::string& returnType, const std::string& functionName, const std::string& params) {std::stringstream ss;ss << returnType << " " << functionName << "(" << params << ") {\n";ss << "    // function body\n";ss << "}\n";return ss.str();
}int main() {std::string code = generateFunction("int", "add", "int a, int b");std::cout << "Generated Function Code:\n" << code << std::endl;return 0;
}

8. URL 解析

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <map>std::map<std::string, std::string> parseURLParameters(const std::string& url) {std::map<std::string, std::string> params;std::string::size_type pos = url.find('?');if (pos == std::string::npos) {return params;}std::string query = url.substr(pos + 1);std::stringstream ss(query);std::string param;while (std::getline(ss, param, '&')) {std::string::size_type eqPos = param.find('=');if (eqPos != std::string::npos) {std::string key = param.substr(0, eqPos);std::string value = param.substr(eqPos + 1);params[key] = value;}}return params;
}int main() {std::string url = "http://example.com/page?param1=value1&param2=value2&param3=value3";std::map<std::string, std::string> params = parseURLParameters(url);std::cout << "Parsed URL Parameters:" << std::endl;for (const auto& param : params) {std::cout << param.first << ": " << param.second << std::endl;}return 0;
}

9. 生成 HTML

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>
#include <vector>std::string generateHTML(const std::vector<std::string>& items) {std::stringstream ss;ss << "<ul>\n";for (const auto& item : items) {ss << "  <li>" << item << "</li>\n";}ss << "</ul>";return ss.str();
}int main() {std::vector<std::string> items = {"Item 1", "Item 2", "Item 3"};std::string html = generateHTML(items);std::cout << "Generated HTML:\n" << html << std::endl;return 0;
}

10. 动态命令行生成

#include <iostream>
#include <sstream>
#include <string>std::string generateCommand(const std::string& command, const std::vector<std::string>& args) {std::stringstream ss;ss << command;for (const auto& arg : args) {ss << " " << arg;}return ss.str();
}int main() {std::vector<std::string> args = {"-o", "output.txt", "-i", "input.txt", "--verbose"};std::string command = generateCommand("my_program", args);std::cout << "Generated Command: " << command << std::endl;return 0;
}

总结

可以看到 std::stringstream 在各种实际编程任务中都有广泛的应用。不论是格式化输出、数据解析、生成动态内容，还是处理多行文本、生成命令行字符串等，std::stringstream 都提供了灵活且强大的解决方案。这些示例展示了 std::stringstream 的多种妙用，希望能帮助你更好地理解和应用这一强大的工具。

附：自定义 `MyStringStream` 类

#include <iostream>
#include <string>
#include <sstream>class MyStringStream {
public:MyStringStream() {}// 写入数据到流template<typename T>MyStringStream& operator<<(const T& value) {buffer << value;return *this;}// 从流中读取数据template<typename T>MyStringStream& operator>>(T& value) {buffer >> value;return *this;}// 获取流的内容std::string str() const {return buffer.str();}// 设置流的内容void str(const std::string& s) {buffer.str(s);}// 清空流void clear() {buffer.str("");buffer.clear();}private:std::stringstream buffer;
};int main() {MyStringStream myStream;// 写入数据myStream << "Hello, " << "world! " << 123 << " " << 45.67;// 获取流内容std::string content = myStream.str();std::cout << "Stream content: " << content << std::endl;// 清空流myStream.clear();myStream << "New content: " << 789;content = myStream.str();std::cout << "Stream content after clear: " << content << std::endl;// 设置流内容myStream.str("100 200");int a, b;myStream >> a >> b;std::cout << "Extracted values: a = " << a << ", b = " << b << std::endl;return 0;
}