C++の文字配列（char[]）はもう古い？std::stringで安全・簡単に文字列操作する方法【比較・サンプルコード付き】

// 例: 典型的な危険（実行しないでください）
// バッファサイズより長い文字列をコピーしてしまうと未定義動作
#include <cstdio>
#include <cstring>

int main() {
    char buf[8] = {};
    // 危険: "TooLong!" は 8文字で終端なし、NULも含めると溢れる
    // strcpy(buf, "TooLong!"); // ← 未定義動作（コメントアウト）
    // 代わりに長さを制限するAPIを使っても、NUL終端に注意が必要
    std::snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", "OK"); // 安全な上書き
    std::printf("buf=\"%s\"\n", buf);
}

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 生成
    std::string s1 = "Hello";
    std::string s2(3, '!');        // "!!!"
    std::string s3 = std::string(" C++");

    // 連結（+ と appendの両方が使える）
    std::string msg = s1 + s3;     // "Hello C++"
    msg.append(" ").append(s2);    // "Hello C++ !!!"

    // 検索
    auto pos = msg.find("C++");
    bool found = (pos != std::string::npos);

    // 部分文字列
    std::string head = msg.substr(0, 5); // "Hello"

    // 置換
    msg.replace(pos, 3, "World");  // "Hello World !!!"

    // 先頭/末尾判定（C++20）
    bool starts = msg.starts_with("Hello");
    bool ends   = msg.ends_with("!!!");

    std::cout << "msg=" << msg << "\n"
              << "found=" << found << ", pos=" << pos << "\n"
              << "head=" << head << "\n"
              << "starts=" << starts << ", ends=" << ends << "\n";
}

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    std::string s = "abc";
    try {
        char c = s.at(10); // 例外: std::out_of_range
        std::cout << c << "\n";
    } catch (const std::out_of_range& e) {
        std::cout << "out_of_range: " << e.what() << "\n";
    }
}

#include <iostream>
#include <string>
#include <string_view>

void print_view(std::string_view sv) {
    std::cout << "len=" << sv.size() << ", data=\"" << sv << "\"\n";
}

std::string_view make_view() {
    std::string local = "temporary";
    return std::string_view(local); // 危険: ダングリング参照を返す
}

int main() {
    std::string s = "hello";
    print_view(s);              // OK: sの寿命中
    print_view("literal");      // OK: リテラルの静的寿命

    // 安全な戻り値の設計例
    auto safe_factory = []() {
        static std::string persist = "persist";
        return std::string_view(persist); // 静的ストレージなのでOK
    };
    print_view(safe_factory());

    // ダングリングの例（コメントアウトしておく）
    // auto bad = make_view();   // 危険
}

#include <iostream>
#include <string>
#include <string_view>

int main() {
    // UTF-8をstd::stringに格納する一般的な例
    std::string s = u8"こんにちは"; // 文字数≠バイト数に注意
    std::cout << "bytes=" << s.size() << ", data=" << s << "\n";

    // 型安全を高めたい場合のu8string
    std::u8string u8 = u8"世界";
    // 出力のためにchar8_t* -> const char*へ明示的にキャスト
    std::cout << "u8 bytes=" << u8.size()
              << ", data=" << reinterpret_cast<const char*>(u8.c_str()) << "\n";

    // 先頭1バイトの削除は文字破壊の可能性（デモ用、実用では避ける）
    std::string broken = s;
    broken.erase(0, 1);
    std::cout << "broken=" << broken << "\n";
}

#include <iostream>
#include <string>
#include <utility>

int main() {
    std::string a = "short";      // 典型的にはSSOでヒープ確保なし
    std::string b = "a somewhat longer string that may allocate";
    std::string c = std::move(b); // ムーブ（bの中身は移される）

    std::cout << "a=" << a << "\n";
    std::cout << "c=" << c << "\n";
    std::cout << "b.size()=" << b.size() << " (moved-from)\n";
}

#include <cstdio>
#include <string>

int main() {
    std::string s = "hello";
    const char* p = s.c_str(); // 読み取り用
    std::printf("%s\n", p);

    // 書き込み用途（長さ以内のみ、終端は自分で維持）
    s.resize(5);            // 5バイト
    char* w = s.data();     // C++17以降
    w[0] = 'H';             // OK
    // w[5] = '!';          // 範囲外: 未定義動作

    std::printf("%s\n", s.c_str());
}

#include <cstdio>
#include <vector>
#include <string>
#include <iostream>
#include <cstring>

int main() {
    // snprintfでバッファに書き込み -> std::stringへ
    std::vector<char> buf(64);
    int n = std::snprintf(buf.data(), buf.size(), "num=%d, hex=%x", 123, 0x2A);
    if (n < 0) return 1; // 失敗
    if (static_cast<size_t>(n) >= buf.size()) {
        // 収まりきらない場合は再確保して再実行（省略）
    }
    std::string formatted(buf.data(), static_cast<size_t>(n));
    std::cout << formatted << "\n";

    // fgetsで読み取り -> std::stringへ
    // デモ用にstdinではなく固定文字列を利用（fmemopenはPOSIX）
    const char* text = "line1\nline2\n";
    FILE* fp = fmemopen((void*)text, std::strlen(text), "r");
    std::vector<char> line(16);
    if (std::fgets(line.data(), static_cast<int>(line.size()), fp)) {
        std::string s(line.data());
        std::cout << "read: " << s;
    }
    std::fclose(fp);
}

// Cのフォーマット関数を安全にラップしてstd::stringを返す
#include <cstdarg>
#include <cstdio>
#include <string>
#include <vector>

std::string vformat(const char* fmt, va_list ap) {
    va_list ap2;
    va_copy(ap2, ap);
    int n = std::vsnprintf(nullptr, 0, fmt, ap2); // 必要サイズ
    va_end(ap2);
    if (n < 0) return {};
    std::string out;
    out.resize(static_cast<size_t>(n));
    std::vsnprintf(out.data(), out.size() + 1, fmt, ap); // +1は終端分
    return out;
}

std::string format(const char* fmt, ...) {
    va_list ap;
    va_start(ap, fmt);
    std::string s = vformat(fmt, ap);
    va_end(ap);
    return s;
}

#include <iostream>
int main() {
    std::string s = format("user=%s, id=%d", "alice", 42);
    std::cout << s << "\n";
}

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // Cスタイル
    // char buf[64]; std::strcpy(buf, "Hello "); std::strcat(buf, "C");
    // if (std::strcmp(buf, "Hello C") == 0) { ... }

    // C++スタイル
    std::string buf;
    buf.assign("Hello ");
    buf.append("C++");
    bool eq = (buf == "Hello C++");
    int cmp = buf.compare("Hello C"); // 正の場合はbufの方が辞書順で大

    std::cout << "buf=" << buf << "\n"
              << "eq=" << eq << ", cmp=" << cmp << "\n";
}

#include <string>
#include <string_view>
#include <optional>
#include <iostream>

std::optional<std::string> read_name(std::string_view id) {
    if (id.empty()) return std::nullopt;
    std::string name = "user_" + std::string(id); // 必要時のみ所有化
    return name;
}

int main() {
    if (auto name = read_name("42")) {
        std::cout << *name << "\n";
    }
}