003 C++的字符类型（Character Types）

作者Lou Xiao, deepseek创建时间2025-04-02 06:51:15更新时间2025-04-02 06:51:15

1. 基本字符类型

1.1 char

大小: 通常1字节(8位)
范围:
- 有符号: -128 到 127
- 无符号: 0 到 255
用途: 存储ASCII字符或小整数
示例:

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                            char ch = 'A';
                        
                            char num = 65;  // 等同于'A'的ASCII码

1.2 wchar_t

大小: 实现定义(通常2或4字节)
用途: 存储宽字符，用于扩展字符集
示例:

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                            wchar_t wch = L'你';

1.3 char16_t (C++11)

大小: 2字节(16位)
用途: UTF-16编码的Unicode字符
示例:

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                            char16_t utf16ch = u'好';

1.4 char32_t (C++11)

大小: 4字节(32位)
用途: UTF-32编码的Unicode字符
示例:

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                            char32_t utf32ch = U'😊';

2. 字符字面量

类型	前缀	示例	说明
char	无	'A'	ASCII字符
wchar_t	L	L'你'	宽字符
char16_t	u	u'字'	UTF-16字符
char32_t	U	U'🐱'	UTF-32字符
转义序列	无	'\n', '\x41'	特殊字符表示

3. 转义序列

3.1 常用转义序列

\n: 换行
\t: 水平制表符
\\: 反斜杠
\': 单引号
\": 双引号
\0: 空字符(null)

3.2 数字转义序列

\xhh: 十六进制表示(如'\x41'是'A')
\ooo: 八进制表示(如'\101'是'A')

4. 字符处理函数（`<cctype>`）

函数	描述
`isalnum(c)`	检查是否为字母或数字
`isalpha(c)`	检查是否为字母
`isdigit(c)`	检查是否为数字
`islower(c)`	检查是否为小写字母
`isupper(c)`	检查是否为大写字母
`tolower(c)`	转换为小写
`toupper(c)`	转换为大写
`isspace(c)`	检查是否为空白字符

4.2 字符比较

可直接使用关系运算符: ==, !=, <, > 等
比较基于字符的ASCII码值

5. 字符与整数关系

字符本质上是小整数

5.1 隐式转换

较小的整数类型可以隐式转换为较大的整数类型
字符类型可以隐式转换为整数类型

5.2 显式转换

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                            char c = 'A';
                        
                            int i = static_cast<int>(c);  // C++风格转换
                        
                            int j = (int)c;               // C风格转换

可进行算术运算:

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                            char c = 'A';
                        
                            c = c + 1;  // c现在为'B'

类型转换:

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                            int i = 'A';  // i = 65
                        
                            char c = 65;  // c = 'A'

6. 字符串与字符数组

6.1 C风格字符串

以空字符('\0')结尾的字符数组
示例:

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                            char str[] = "Hello";  // 自动添加'\0'
                        
                            char str2[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};

6.2 std::string (C++字符串类)

更安全方便的字符串处理
示例:

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                            #include <string>
                        
                            std::string s = "Hello";
                        
                            s += '!';  // 添加字符

7. Unicode支持(C++11及以后)

7.1 编码前缀

UTF-8: u8 (如 u8"你好")
UTF-16: u (如 u"你好")
UTF-32: U (如 U"你好")
宽字符: L (如 L"你好")

7.2 Unicode字面量

通用字符名: \uXXXX (16位) 或 \UXXXXXXXX (32位)

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                            char32_t heart = U'\U00002764';  // ❤

7.3 字符编码注意事项

ASCII：标准7位编码（0-127）
扩展ASCII：使用8位（0-255）
UTF-8：可变长度Unicode编码（1-4字节）
UTF-16：16位Unicode编码
UTF-32：32位Unicode编码

8. 字符类型选择指南

使用场景	推荐类型
ASCII字符处理	char
本地化宽字符(Windows)	wchar_t
跨平台Unicode(16位)	char16_t
跨平台Unicode(32位)	char32_t
现代C++字符串处理	std::string

9. 最佳实践

明确字符类型的符号性：signed char sc; unsigned char uc;
处理国际化文本时使用char16_t或char32_t
优先使用std::string和std::wstring而非C风格字符串
处理Unicode时明确指定编码类型，进行字符操作时考虑本地化设置
使用标准库函数而非手动处理字符转换
使用static_cast进行显式字符类型转换

10. 常见陷阱

10.1. 有符号/无符号混淆:

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                            char c = 200; // 可能溢出(如果char是有符号的)

10.2 忘记空终止符:

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                            char str[] = {'H', 'i'}; // 不是有效的C字符串

10.3 窄/宽字符混淆:

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                            std::string s = L"宽字符"; // 错误类型

10.4 区域设置影响:

isalpha()等函数的结果可能依赖区域设置

10.5 UTF-8多字节字符:

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                            char u8str[] = u8"你好";
                        
                            // sizeof(u8str) != 字符数(因为UTF-8是多字节编码)

11. 示例代码

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                            #include <iostream>
                        
                            #include <cctype>
                        
                            #include <string>
                        
                            int main() {
                        
                                // 基本字符类型
                        
                                char c = 'A';
                        
                                wchar_t wc = L'你';
                        
                                char16_t c16 = u'字';
                        
                                char32_t c32 = U'🐱';
                        
                                // 字符串字面量
                        
                                const char* str = "Hello";
                        
                                const wchar_t* wstr = L"你好";
                        
                                const char16_t* str16 = u"UTF-16";
                        
                                const char32_t* str32 = U"UTF-32";
                        
                                // 字符处理
                        
                                std::cout << "isalpha('A'): " << isalpha('A') << '\n';
                        
                                std::cout << "tolower('A'): " << (char)tolower('A') << '\n';
                        
                                // 原始字符串
                        
                                const char* raw_str = R"(Line1\nLine2)";  // 包含字面\n
                        
                                return 0;
                        
                            }

文章目录

1	char c = 'A';
2	int i = static_cast<int>(c); // C++风格转换
3	int j = (int)c; // C风格转换

1	char str[] = "Hello"; // 自动添加'\0'
2	char str2[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};

1	#include <string>
2	std::string s = "Hello";
3	s += '!'; // 添加字符

1	char u8str[] = u8"你好";
2	// sizeof(u8str) != 字符数(因为UTF-8是多字节编码)

1	#include <iostream>
2	#include <cctype>
3	#include <string>
4
5	int main() {
6	// 基本字符类型
7	char c = 'A';
8	wchar_t wc = L'你';
9	char16_t c16 = u'字';
10	char32_t c32 = U'🐱';
11
12	// 字符串字面量
13	const char* str = "Hello";
14	const wchar_t* wstr = L"你好";
15	const char16_t* str16 = u"UTF-16";
16	const char32_t* str32 = U"UTF-32";
17
18	// 字符处理
19	std::cout << "isalpha('A'): " << isalpha('A') << '\n';
20	std::cout << "tolower('A'): " << (char)tolower('A') << '\n';
21
22	// 原始字符串
23	const char* raw_str = R"(Line1\nLine2)"; // 包含字面\n
24
25	return 0;
26	}