C++字符串查找与子串 - 三级 | C++ & Algorithm 编程研习社

在字符串里“寻宝”——C++ 查找与提取子串方法详解

你有一大段文字，想在里面找到某个词语的位置，或者截取一小段出来，就像从一长串珍珠项链中找出特定颜色的珠子，或者从一整本书里撕下几页。C++ 的 string 类型提供了两个非常实用的工具：find() 可以帮你在字符串里“定位”一个子串；substr() 可以帮你“切出”一段子串。下面我们一步步学明白。

1. 查找子串：用 `find()` 定位关键词

基本用法
find(子串) 返回子串第一次出现的位置（位置从 0 开始数）。如果找不到，它会返回一个特殊值 string::npos，你可以把它理解成“没找到”。

string sentence = "今天天气真好，我们去公园玩。";
int pos = sentence.find("公园");  // 查找子串"公园"在句子中的位置
if (pos != string::npos) {
    cout << "“公园”在第 " << pos << " 个位置" << endl;
} else {
    cout << "没找到" << endl;
}

从指定位置开始查找
有时候你想跳过前面已经找过的内容，从中间某个位置开始搜。find(子串, 起始位置) 就可以：

string text = "苹果，香蕉，苹果，橘子";
int pos1 = text.find("苹果");         // 从0开始，找到第0个位置（第一个"苹果"）
int pos2 = text.find("苹果", pos1+1); // 从第1个字符之后开始，找到第6个位置（第二个"苹果"）

反向查找 rfind()
如果想从字符串尾部往前找最后一次出现的子串，用 rfind()，它跟 find() 用法完全一样，只是搜索方向相反。比如在一堆作业文件名中找最后一个“.pdf”：

string files = "report.pdf, homework.pdf, notes.txt";
int last_dot = files.rfind(".pdf");  // 从右往左找，找到最后一个".pdf"的位置
if (last_dot != string::npos) {
    cout << "最后一个 .pdf 文件起始于位置 " << last_dot << endl;
}

常见错误
很多新手直接用 int 存 find() 的返回值，但 string::npos 是一个非常大的数（通常等于 size_t 的最大值），如果赋值给 int 可能会变成负数，导致条件判断出错。更安全的做法是使用 size_t 类型来存储位置：
size_t pos = sentence.find("公园"); // 用 size_t 代替 int
不过对中小学生来说，用 int 并配合 if (pos != -1) 也是可以接受的，但一定要记住必须检查返回值，否则直接用 pos 去取字符可能导致程序崩溃。

2. 提取子串：用 `substr()` 切出一段

基本语法
substr(起始位置, 长度) 从原字符串中复制出一段新的字符串，原字符串不变。就像从手链上剪下几颗珠子。

string str = "HelloWorld";
string sub = str.substr(0, 5);  // 从位置0开始取5个字符，得到 "Hello"
string sub2 = str.substr(5);    // 从位置5开始取到末尾，得到 "World"

如果起始位置太靠后了怎么办？
如果 起始位置 超过了字符串的长度，程序会抛出一个异常（out_of_range）。所以使用前最好检查一下位置是否在有效范围内：

string msg = "ABCDE";
int start = 10;
if (start < msg.length()) {
    string part = msg.substr(start, 100); // 即使长度超出，也只取到末尾
} else {
    cout << "起始位置超出字符串长度！" << endl;
}

生活中的例子：从日期字符串“2025-04-18”中提取月份。

string date = "2025-04-18";
int first_dash = date.find('-');      // 找到第一个'-'的位置（4）
int second_dash = date.find('-', first_dash + 1); // 从第一个'-'后面找第二个'-'（7）
string month = date.substr(first_dash + 1, second_dash - first_dash - 1);
cout << "月份是：" << month << endl;  // 输出 "04"

3. 完整实例：从邮箱提取用户名（保留原有）

假设邮箱是 zhang@example.com，想取出“@”前面的部分。

string email = "zhang@example.com";
int at = email.find("@");             // 查找'@'的位置
if (at != string::npos) {
    string username = email.substr(0, at); // 从开头截取到'@'之前
    cout << "用户名是：" << username << endl;
}

拓展：如果想同时提取用户名和域名，可以这样做：

string email = "zhang@example.com";
size_t at_pos = email.find('@');        // 用 size_t 更安全
if (at_pos != string::npos) {
    string name = email.substr(0, at_pos);
    string domain = email.substr(at_pos + 1); // 从@之后到末尾
    cout << "用户名:" << name << ", 域名:" << domain << endl;
}

4. 完整示例：统计一篇文章中某个词出现多少次（保留并扩展）

下面的程序可以统计一个关键词在一段文字中出现了几次。注意我们用了 find() 的循环查找，每次找到后把 pos 向后移动一位，避免重复查找同一个位置。

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string article = "猫猫和狗狗是好朋友。猫猫喜欢猫薄荷，狗狗喜欢啃骨头。";
    string keyword = "猫猫";
    
    int count = 0;
    size_t pos = 0;          // 当前查找的起始位置，初始为0
    while ( (pos = article.find(keyword, pos)) != string::npos ) {
        count++;
        pos++;  // 移动到下一个位置继续找，这样不会卡在原地
    }
    cout << "“" << keyword << "”出现了 " << count << " 次" << endl;
    return 0;
}

注意：上面的代码中 pos++ 只是让查找位置前进一位。如果关键词本身长度大于 1（比如“猫猫”长度为4），理论上我们可以 pos += keyword.length() 来跳得更远，避免在已经匹配过的内部重复查找。但如果关键词可能重叠（例如“aaa”中找“aa”，第一次找位置0，第二次应该从位置1开始），pos++ 才是正确的。所以要根据实际需求调整步长。

5. 新手常犯的错误

忘记判断 npos：直接使用 find() 返回的位置去调用 substr()，如果没找到，substr(npos, ...) 会崩溃。必须先检查返回值。
混淆 substr() 和 find() 的第二个参数：find(子串, 起始位置) 的第二个参数是开始查找的位置；substr(起始位置, 长度) 的第二个参数是要截取的字符数。很多同学会把它们记反。
用 int 存储位置时出现负数：string::npos 在有些环境下是 -1，但直接赋值给 int 没问题；但在 64 位系统下 npos 可能是 18446744073709551615，赋值给 int 会变成 -1。所以判断 pos == -1 可能有效，但更规范的做法是用 pos == string::npos。
substr() 起始位置超出字符串长度：会抛出异常，导致程序终止。建议先检查 start < str.length()。

6. 相关知识点指引

字符串长度：str.length() 或 str.size()，获取字符串里有多少个字符。
字符串比较：==, !=, <, > 可以直接比较两个字符串。
字符串拼接：用 + 运算符把多个字符串连起来。
字符串遍历：用 for (char c : str) 或者下标 str[i] 逐个字符访问。
更多查找方法：find_first_of()（找任意一个指定字符）、find_last_not_of()（反向找非指定字符）等，可以帮你在更复杂的场景中快速定位。

掌握了 find 和 substr，你就能像熟练的图书管理员一样，在字符串的汪洋里迅速找到你需要的那一段文字！试试用它们写一个自己的“文本搜索器”吧。