【C++】`std::basic_string::substr`を使いこなそう！文字列操作の達人になるための詳細解説

抽出位置や抽出長が不正な場合は、例外が発生します。
抽出する部分文字列は、開始位置と抽出長を指定することで自由に選択できます。
既存の文字列オブジェクトの一部を抽出し、新しい文字列オブジェクトとして生成します。

構文

std::basic_string::substr(size_type pos, size_type len = npos);

パラメータ

len: 部分文字列の長さを指定します。npos を指定すると、開始位置から末尾まで抽出されます。デフォルト値はnposです。
pos: 部分文字列の開始位置を指定します。文字列の先頭は0、1文字目は1、...とインデックスが付けられます。デフォルト値は0です。

戻り値

抽出した部分文字列を含む新しい std::basic_string オブジェクトを返します。

例

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
  std::string str = "Hello, World!";

  // 文字列 "World!" を抽出
  std::string sub1 = str.substr(7, 5);
  std::cout << "sub1: " << sub1 << std::endl; // 出力: sub1: World!

  // 文字列の先頭から3文字を抽出
  std::string sub2 = str.substr(0, 3);
  std::cout << "sub2: " << sub2 << std::endl; // 出力: sub2: Hel

  // 文字列 "Hello" を抽出 (デフォルトの長さ)
  std::string sub3 = str.substr(0);
  std::cout << "sub3: " << sub3 << std::endl; // 出力: sub3: Hello

  return 0;
}

注意点

C++23から、右辺値参照修飾オーバーロードが追加されました。従来のオーバーロードはconst左辺値参照オーバーロードに変更されています。
抽出された部分文字列は、元の文字列とは別のオブジェクトとして扱われます。元の文字列を変更しても、抽出された部分文字列は影響を受けません。
抽出位置や抽出長が不正な場合、プログラムが異常終了する可能性があります。

文字列を加工して新しい文字列を生成したい場合
文字列の一部を切り取って別の文字列に挿入したい場合
長い文字列から特定の部分だけを処理したい場合

特定の部分文字列を抽出

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
  std::string str = "The quick brown fox jumps over the lazy dog.";

  // "fox" という部分文字列を抽出
  std::string sub1 = str.substr(16, 3);
  std::cout << "sub1: " << sub1 << std::endl; // 出力: sub1: fox

  // "jumps over the" という部分文字列を抽出
  std::string sub2 = str.substr(19, 14);
  std::cout << "sub2: " << sub2 << std::endl; // 出力: sub2: jumps over the

  return 0;
}

文字列の一部を切り取って別の文字列に挿入

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
  std::string str1 = "Hello";
  std::string str2 = "World";

  // "Hello" の後ろに "World" を挿入
  str1.insert(5, str2);
  std::cout << "str1: " << str1 << std::endl; // 出力: str1: HelloWorld

  return 0;
}

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
  std::string str = "This is an example string.";

  // 小文字に変換して新しい文字列を生成
  std::string lower = str.substr(0).substr(0, str.size() - 1);
  lower.transform(lower.begin(), lower.end(), ::tolower);
  std::cout << "lower: " << lower << std::endl; // 出力: lower: this is an example string

  // 先頭と末尾の空白を除去して新しい文字列を生成
  std::string trimmed = str.substr(1, str.size() - 2);
  trimmed.erase(trimmed.begin(), std::find_if(trimmed.begin(), trimmed.end(), [](char c){ return std::isspace(c); }));
  trimmed.erase(std::find_if(trimmed.rbegin(), trimmed.rend(), [](char c){ return std::isspace(c); }));
  std::cout << "trimmed: " << trimmed << std::endl; // 出力: trimmed: This is an example string

  return 0;
}

文字列リテラル

例：
比較的単純な部分文字列の抽出であれば、文字列リテラルを使用する方が簡潔で分かりやすいコードになります。

std::string str = "Hello, World!";
std::string sub = "World!"; // 文字列リテラルによる部分文字列

// ...

std::cout << sub << std::endl; // 出力: World!

利点

コンパイル時に部分文字列が確定するため、パフォーマンスが向上する場合がある
簡潔で分かりやすいコード

欠点

コードが冗長になる可能性がある
複雑な抽出条件には対応できない

範囲ベース for ループ

例：
文字列全体を反復処理し、必要な部分文字列を抽出する場合に有効です。

std::string str = "Hello, World!";
std::string sub;

// "World!" 部分文字列を抽出
for (size_t i = 7; i < str.size(); ++i) {
  sub += str[i];
}

// ...

std::cout << sub << std::endl; // 出力: World!

利点

可読性の高いコードになる
柔軟な抽出条件に対応できる

欠点

std::basic_string::substr よりも処理速度が遅い場合がある

C 言語ライブラリ関数

例：
strncpy や strtok などの C 言語ライブラリ関数を使用することもできますが、C++ 標準ライブラリよりも安全性や可読性が劣る場合があるため、注意が必要です。

#include <cstring>

std::string str = "Hello, World!";
char sub[6];

// "World!" 部分文字列を抽出
strncpy(sub, str.c_str() + 7, 5);
sub[5] = '\0';

// ...

std::cout << sub << std::endl; // 出力: World!

利点

処理速度が速い場合がある

欠点

C++ 標準ライブラリとの互換性に注意が必要
安全性や可読性が低い

正規表現

例：
正規表現ライブラリを使用すれば、より複雑な抽出条件にも対応できますが、コードが煩雑になる可能性があります。

#include <regex>

std::string str = "Hello, World!";
std::string sub;

// "World!" 部分文字列を抽出
std::regex re("(\\w+)$");
std::smatch match;

if (std::regex_search(str, match, re)) {
  sub = match[1].str();
}

// ...

std::cout << sub << std::endl; // 出力: World!

利点

非常に複雑な抽出条件にも対応できる

欠点

正規表現ライブラリの習得が必要
コードが煩雑になる可能性がある

Boost.String や C++ Essentials などのライブラリには、std::basic_string::substr の代替となる関数や、より高度な文字列操作機能が提供されている場合があります。

最適な代替方法の選択

ライブラリの習得コスト
コードの可読性
処理速度
抽出条件の複雑さ

などを考慮して、最適な代替方法を選択する必要があります。

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戻り値:変換後の大文字 (変換できない場合は入力文字と同じ)変換後の大文字 (変換できない場合は入力文字と同じ)引数:ch: 変換対象の文字loc: ロケールオブジェクト (省略可。省略時はデフォルトロケールを使用)ch: 変換対象の文字loc: ロケールオブジェクト (省略可。省略時はデフォルトロケールを使用)