Как преобразовать строку std::string в нижний регистр в C++?

Использование std::transform с std::tolower

Да, в C++ нет встроенного метода .lower() для строк, но стандартная библиотека предоставляет мощный инструмент — алгоритм std::transform из заголовочного файла <algorithm>. Это самый идиоматичный способ преобразования всей строки за один вызов. Вот как это выглядит:

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>  // std::transform
#include <cctype>     // std::tolower

int main() {
    std::string text = "HELLO WORLD!";
    std::transform(text.begin(), text.end(), text.begin(),
                   [](unsigned char c) { return std::tolower(c); });
    std::cout << text << std::endl;  // hello world!
    return 0;
}

Объяснение

• std::transform — алгоритм, который применяет функцию к каждому элементу диапазона и сохраняет результат. Первые два аргумента — начало и конец исходного диапазона (text.begin(), text.end()), третий аргумент — место записи результата (мы пишем обратно в ту же строку, поэтому text.begin()).
• Лямбда-функция [](unsigned char c) { return std::tolower(c); } — это "анонимная функция", которая принимает один символ и возвращает его в нижнем регистре. Почему unsigned char? Потому что std::tolower ожидает int, который должен быть представлен как unsigned char (или EOF). Если передать обычный char (который может быть signed), для символов с кодом > 127 (например, в UTF-8 или расширенной ASCII) может возникнуть неопределённое поведение.
• Альтернатива без лямбды — можно использовать std::ptr_fun (устарело в C++17) или явное приведение типа, но лямбда — самый современный и безопасный способ.

Вариант с сохранением в новую строку

Если не хотите изменять исходную строку, а создать новую:

std::string text = "HELLO WORLD!";
std::string lower_text;
lower_text.reserve(text.size());
std::transform(text.begin(), text.end(), std::back_inserter(lower_text),
               [](unsigned char c) { return std::tolower(c); });

Здесь std::back_inserter автоматически добавляет символы в конец новой строки.

Почему это лучший подход?

• Производительность: std::transform может быть оптимизирован компилятором (например, с помощью SIMD-инструкций).
• Читаемость: Одна строка кода вместо цикла — это лаконично и понятно опытным разработчикам.
• Безопасность: Правильная обработка символов через unsigned char избегает UB.
• Стандартность: Работает во всех версиях C++ (начиная с C++98).

Важное предупреждение для локалей

Стандартный std::tolower использует C-локали (по умолчанию "C"). Для корректной работы с национальными символами (например, немецкий "ß" или французский "é") нужно использовать версию с локалью:

#include <locale>
// ...
std::transform(text.begin(), text.end(), text.begin(),
               [](unsigned char c) { 
                   return std::tolower(c, std::locale("ru_RU.UTF-8")); 
               });

Но для большинства задач (ASCII-символы) первый вариант достаточен.

#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>

int main() {
    std::string text = "HELLO WORLD!";
    for (auto& ch : text) {
        ch = std::tolower(static_cast<unsigned char>(ch));
    }
    std::cout << text << std::endl;  // hello world!
    return 0;
}