1. 為什么學習 string 類？

1.1 C 語言中的字符串

C 語言中，字符串是以'\0'結尾的一些字符的集合，為了操作方便，C 標準庫中提供了一些 str 系列的庫函數，

但是這些庫函數與字符串是分離開的，不太符合 OOP （面向對象程序設計）的思想，而且底層空間需要用戶自己管理，稍不留神可能還會越界訪問

2.標準庫中的 string 類

2.1 string 類的常用接口說明（注意下面只講解最常用的接口）

void Teststring() 
{  string s1; // 構造空的string類對象s1  string s2("hello bit"); // 用C格式字符串構造string類對象s2  string s3(s2); // 拷貝構造s3 
}

2.2string 類對象的容量操作

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;int main() {// 初始化一個字符串string str = "Hello";cout << "初始字符串: " << str << endl;// 1. size() 和 length()：返回有效字符長度（功能一致）cout << "\n1. size() = " << str.size() << endl;cout << "   length() = " << str.length() << endl;// 2. capacity()：返回當前總空間大小（包括預留空間）cout << "\n2. 初始 capacity = " << str.capacity() << endl;// 3. reserve(n)：預留空間（不改變有效字符數）str.reserve(20);  // 預留至少20個字符的空間cout << "   調用 reserve(20) 后，capacity = " << str.capacity() << endl;cout << "   此時 size = " << str.size() << "（reserve不改變有效字符數）" << endl;// 4. resize(n)：調整有效字符數（截斷或填充）cout << "\n3. 原字符串: " << str << endl;str.resize(8, '!');  // 擴展到8個字符，新增部分用'!'填充cout << "   調用 resize(8, '!') 后: " << str << endl;cout << "   此時 size = " << str.size() << ", capacity = " << str.capacity() << endl;str.resize(3);  // 截斷到3個字符cout << "   調用 resize(3) 后: " << str << endl;cout << "   此時 size = " << str.size() << ", capacity = " << str.capacity() << endl;// 5. empty()：檢測是否為空串cout << "\n4. 字符串是否為空? " << (str.empty() ? "是" : "否") << endl;// 6. clear()：清空有效字符（size置0，capacity不變）str.clear();cout << "   調用 clear() 后，字符串: \"" << str << "\"" << endl;cout << "   此時 size = " << str.size() << ", capacity = " << str.capacity() << endl;cout << "   清空后是否為空? " << (str.empty() ? "是" : "否") << endl;return 0;
}

注意：

1. size（）與 length（）方法底層實現原理完全相同，引入 size（）的原因是為了與其他容器的接口保持一致，一般情況下基本都是用 size（）。

2. clear（）只是將 string 中有效字符清空，不改變底層空間大小。

3.resize（size_t n） 與 resize（size_t n， char c）都是將字符串中有效字符個數改變到 n 個，不同的是當字符個數增多時：resize（n）用 0 來填充多出的元素空間，resize（size_t n， char c）用字符 c 來填充多出的元素空間。注意：resize 在改變元素個數時，如果是將元素個數增多，可能會改變底層容量的大小，如果是將元素個數減少，底層空間總大小不變。

4.reserve（size_t res_arg=0）：為 string 預留空間，不改變有效元素個數，當 reserve 的參數小于 string 的底層空間總大小時，reserver 不會改變容量大小。

2.3 string 類對象的訪問及遍歷操作

這份代碼展示了 C++ string的多種元素訪問和遍歷方式：

1. operator[]訪問：

   1. 最常用的訪問方式，通過索引直接訪問字符

   2. 支持讀寫操作，但不進行邊界檢查，訪問越界會導致未定義行為

2. at()方法訪問：

   1. 與operator[]類似，但會進行邊界檢查

   2. 訪問越界時會拋出out_of_range異常，更安全

3. 迭代器遍歷：

   1. begin()和end()提供正向迭代器，用于從前往后遍歷

   2. rbegin()和rend()提供反向迭代器，用于從后往前遍歷

4. const 迭代器：

   1. 用于const string對象的遍歷

   2. 保證不會修改字符串內容

5. 范圍 for 循環：

   1. C++11 引入的簡潔遍歷方式

   2. 通過引用 （char&） 可以修改元素，否則只能讀取

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>using namespace std;int main() {string str = "Hello, String!";cout << "原始字符串: " << str << endl;cout << "字符串長度: " << str.size() << endl << endl;// 1. 使用operator[]訪問單個元素cout << "1. 使用operator[]訪問:" << endl;if (!str.empty()) {cout << "第一個字符: " << str[0] << endl;cout << "最后一個字符: " << str[str.size() - 1] << endl;// 修改元素str[0] = 'h';cout << "修改后第一個字符: " << str[0] << endl;}cout << endl;// 2. 使用at()方法訪問單個元素（帶邊界檢查）cout << "2. 使用at()訪問:" << endl;try {cout << "索引為7的字符: " << str.at(7) << endl;// 嘗試訪問超出范圍的索引，會拋出out_of_range異常// cout << str.at(100) << endl;} catch (const out_of_range& e) {cout << "訪問異常: " << e.what() << endl;}cout << endl;// 3. 使用迭代器遍歷cout << "3. 使用迭代器遍歷:" << endl;cout << "正向遍歷: ";for (string::iterator it = str.begin(); it != str.end(); ++it) {cout << *it;}cout << endl;// 4. 使用反向迭代器遍歷cout << "4. 使用反向迭代器遍歷:" << endl;cout << "反向遍歷: ";for (string::reverse_iterator rit = str.rbegin(); rit != str.rend(); ++rit) {cout << *rit;}cout << endl << endl;// 5. 使用const迭代器遍歷（用于const string）cout << "5. 使用const迭代器遍歷:" << endl;const string const_str = "Const String";cout << "const字符串正向遍歷: ";for (string::const_iterator cit = const_str.begin(); cit != const_str.end(); ++cit) {cout << *cit;}cout << endl;cout << "const字符串反向遍歷: ";for (string::const_reverse_iterator crit = const_str.rbegin(); crit != const_str.rend(); ++crit) {cout << *crit;}cout << endl << endl;// 6. 使用范圍for循環遍歷（C++11及以上）cout << "6. 使用范圍for循環遍歷:" << endl;cout << "范圍for遍歷: ";for (auto c : str) {cout << c;}cout << endl;// 范圍for修改元素for (char& c : str) {  // 注意使用引用才能修改if (c == ',') {c = ';';}}cout << "修改后的字符串: " << str << endl;return 0;
}