在現代編程中，字符串操作是程序開發中不可或缺的一部分。C++20 標準的引入為字符串處理帶來了諸多便捷功能，其中 std::string 和 std::string_view 的 starts_with 和 ends_with 方法尤為引人注目。這些方法不僅簡化了代碼，還提高了可讀性和效率。本文將通過實際示例，深入探討這些方法的使用場景和優勢。

一、背景與動機

在 C++20 之前，判斷一個字符串是否以某個特定的子串開頭或結尾通常需要編寫復雜的邏輯代碼。例如，我們可能需要使用 std::string::substr 或 std::string::find 方法來實現類似功能，但這些方法不僅代碼冗長，而且容易出錯。C++20 的 starts_with 和 ends_with 方法正是為了解決這些問題而設計的。

二、string::starts_with 和 string::ends_with

（一）語法與功能

std::string::starts_with 和 std::string::ends_with 是 C++20 新增的成員函數，它們分別用于判斷字符串是否以指定的字符或子串開頭或結尾。其語法如下：

bool starts_with(char c) const noexcept;
bool starts_with(const char* s) const noexcept;
bool starts_with(const std::string& str) const noexcept;bool ends_with(char c) const noexcept;
bool ends_with(const char* s) const noexcept;
bool ends_with(const std::string& str) const noexcept;

這些方法支持多種參數類型，包括單個字符、C 風格字符串和 std::string 對象，為開發者提供了極大的靈活性。

（二）使用示例

1. 判斷字符串開頭

#include <iostream>
#include <string>int main() {std::string str = "Hello, World!";if (str.starts_with("Hello")) {std::cout << "The string starts with 'Hello'" << std::endl;}if (str.starts_with('H')) {std::cout << "The string starts with 'H'" << std::endl;}return 0;
}

輸出結果為：

The string starts with 'Hello'
The string starts with 'H'

2. 判斷字符串結尾

#include <iostream>
#include <string>int main() {std::string str = "Hello, World!";if (str.ends_with("!")) {std::cout << "The string ends with '!'" << std::endl;}if (str.ends_with("World!")) {std::cout << "The string ends with 'World!'" << std::endl;}return 0;
}

輸出結果為：

The string ends with '!'
The string ends with 'World!'

（三）優勢

1. 簡潔性：相比傳統的字符串操作方法，starts_with 和 ends_with 提供了更簡潔的語法，減少了代碼量。
2. 可讀性：方法名稱直觀地表達了其功能，使得代碼更易于理解和維護。
3. 效率：這些方法經過優化，能夠高效地處理字符串匹配操作。

三、string_view::starts_with 和 string_view::ends_with

（一）語法與功能

std::string_view 是 C++17 引入的輕量級字符串類，它提供了一種高效的方式處理字符串數據。C++20 為 std::string_view 添加了與 std::string 相同的 starts_with 和 ends_with 方法，其語法如下：

bool starts_with(char c) const noexcept;
bool starts_with(const char* s) const noexcept;
bool starts_with(const std::string_view& sv) const noexcept;bool ends_with(char c) const noexcept;
bool ends_with(const char* s) const noexcept;
bool ends_with(const std::string_view& sv) const noexcept;

這些方法與 std::string 的版本類似，但它們專門針對 std::string_view 設計，進一步提升了性能。

（二）使用示例

1. 判斷字符串開頭

#include <iostream>
#include <string_view>int main() {std::string_view sv = "Hello, World!";if (sv.starts_with("Hello")) {std::cout << "The string view starts with 'Hello'" << std::endl;}if (sv.starts_with('H')) {std::cout << "The string view starts with 'H'" << std::endl;}return 0;
}

輸出結果為：

The string view starts with 'Hello'
The string view starts with 'H'

2. 判斷字符串結尾

#include <iostream>
#include <string_view>int main() {std::string_view sv = "Hello, World!";if (sv.ends_with("!")) {std::cout << "The string view ends with '!'" << std::endl;}if (sv.ends_with("World!")) {std::cout << "The string view ends with 'World!'" << std::endl;}return 0;
}

輸出結果為：

The string view ends with '!'
The string view ends with 'World!'

（三）優勢

1. 性能優勢：std::string_view 不會復制字符串數據，而是直接引用原始字符串。因此，在使用 starts_with 和 ends_with 方法時，不會產生額外的內存分配和復制開銷。
2. 靈活性：std::string_view 可以與 std::string 無縫配合，使得代碼更加靈活。

四、實踐案例

（一）文件名處理

假設我們正在開發一個文件處理程序，需要判斷文件名是否以特定的擴展名結尾。使用 ends_with 方法可以輕松實現這一功能：

#include <iostream>
#include <string>bool isImageFile(const std::string& filename) {return filename.ends_with(".jpg") || filename.ends_with(".png") || filename.ends_with(".gif");
}int main() {std::string filename = "example.jpg";if (isImageFile(filename)) {std::cout << filename << " is an image file." << std::endl;} else {std::cout << filename << " is not an image file." << std::endl;}return 0;
}

輸出結果為：

example.jpg is an image file.

（二）HTTP 請求解析

在解析 HTTP 請求時，我們可能需要判斷請求路徑是否以特定的前綴開頭。使用 starts_with 方法可以方便地實現這一功能：

#include <iostream>
#include <string>bool isApiRequest(const std::string& path) {return path.starts_with("/api/");
}int main() {std::string path = "/api/users";if (isApiRequest(path)) {std::cout << path << " is an API request." << std::endl;} else {std::cout << path << " is not an API request." << std::endl;}return 0;
}

輸出結果為：

/api/users is an API request.

五、注意事項

1. 空字符串處理：如果目標字符串為空，starts_with 和 ends_with 方法會返回 false。
2. 參數類型匹配：在使用 starts_with 和 ends_with 方法時，需要注意參數類型與目標字符串類型的一致性。例如，不要將 std::string 對象傳遞給 std::string_view 的方法。
3. 性能優化：雖然 std::string_view 提供了更高的性能，但在某些場景下，可能需要將 std::string_view 轉換為 std::string。此時需要注意內存分配和復制的開銷。

六、總結

C++20 的 std::string::starts_with、std::string::ends_with、std::string_view::starts_with 和 std::string_view::ends_with 方法為字符串處理帶來了極大的便利。它們不僅簡化了代碼，提高了可讀性，還提升了性能。在實際開發中，合理使用這些方法可以顯著提高開發效率和代碼質量。希望本文的介紹和實踐案例能夠幫助你更好地理解和應用這些功能。