1. 为什么学习 string 类？

1.1 C 语言中的字符串

C 语言中，字符串是以'\0'结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C 标准库中提供了一些 str 系列的库函数，

但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合 OOP （面向对象程序设计）的思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能还会越界访问

2.标准库中的 string 类

2.1 string 类的常用接口说明（注意下面只讲解最常用的接口）

void Teststring() 
{  string s1; // 构造空的string类对象s1  string s2("hello bit"); // 用C格式字符串构造string类对象s2  string s3(s2); // 拷贝构造s3 
}

2.2string 类对象的容量操作

示例：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;int main() {// 初始化一个字符串string str = "Hello";cout << "初始字符串: " << str << endl;// 1. size() 和 length()：返回有效字符长度（功能一致）cout << "\n1. size() = " << str.size() << endl;cout << "   length() = " << str.length() << endl;// 2. capacity()：返回当前总空间大小（包括预留空间）cout << "\n2. 初始 capacity = " << str.capacity() << endl;// 3. reserve(n)：预留空间（不改变有效字符数）str.reserve(20);  // 预留至少20个字符的空间cout << "   调用 reserve(20) 后，capacity = " << str.capacity() << endl;cout << "   此时 size = " << str.size() << "（reserve不改变有效字符数）" << endl;// 4. resize(n)：调整有效字符数（截断或填充）cout << "\n3. 原字符串: " << str << endl;str.resize(8, '!');  // 扩展到8个字符，新增部分用'!'填充cout << "   调用 resize(8, '!') 后: " << str << endl;cout << "   此时 size = " << str.size() << ", capacity = " << str.capacity() << endl;str.resize(3);  // 截断到3个字符cout << "   调用 resize(3) 后: " << str << endl;cout << "   此时 size = " << str.size() << ", capacity = " << str.capacity() << endl;// 5. empty()：检测是否为空串cout << "\n4. 字符串是否为空? " << (str.empty() ? "是" : "否") << endl;// 6. clear()：清空有效字符（size置0，capacity不变）str.clear();cout << "   调用 clear() 后，字符串: \"" << str << "\"" << endl;cout << "   此时 size = " << str.size() << ", capacity = " << str.capacity() << endl;cout << "   清空后是否为空? " << (str.empty() ? "是" : "否") << endl;return 0;
}

注意：

1. size（）与 length（）方法底层实现原理完全相同，引入 size（）的原因是为了与其他容器的接口保持一致，一般情况下基本都是用 size（）。

2. clear（）只是将 string 中有效字符清空，不改变底层空间大小。

3.resize（size_t n） 与 resize（size_t n， char c）都是将字符串中有效字符个数改变到 n 个，不同的是当字符个数增多时：resize（n）用 0 来填充多出的元素空间，resize（size_t n， char c）用字符 c 来填充多出的元素空间。注意：resize 在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。

4.reserve（size_t res_arg=0）：为 string 预留空间，不改变有效元素个数，当 reserve 的参数小于 string 的底层空间总大小时，reserver 不会改变容量大小。

2.3 string 类对象的访问及遍历操作

这份代码展示了 C++ string的多种元素访问和遍历方式：

1. operator[]访问：

   1. 最常用的访问方式，通过索引直接访问字符

   2. 支持读写操作，但不进行边界检查，访问越界会导致未定义行为

2. at()方法访问：

   1. 与operator[]类似，但会进行边界检查

   2. 访问越界时会抛出out_of_range异常，更安全

3. 迭代器遍历：

   1. begin()和end()提供正向迭代器，用于从前往后遍历

   2. rbegin()和rend()提供反向迭代器，用于从后往前遍历

4. const 迭代器：

   1. 用于const string对象的遍历

   2. 保证不会修改字符串内容

5. 范围 for 循环：

   1. C++11 引入的简洁遍历方式

   2. 通过引用 （char&） 可以修改元素，否则只能读取

#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>using namespace std;int main() {string str = "Hello, String!";cout << "原始字符串: " << str << endl;cout << "字符串长度: " << str.size() << endl << endl;// 1. 使用operator[]访问单个元素cout << "1. 使用operator[]访问:" << endl;if (!str.empty()) {cout << "第一个字符: " << str[0] << endl;cout << "最后一个字符: " << str[str.size() - 1] << endl;// 修改元素str[0] = 'h';cout << "修改后第一个字符: " << str[0] << endl;}cout << endl;// 2. 使用at()方法访问单个元素（带边界检查）cout << "2. 使用at()访问:" << endl;try {cout << "索引为7的字符: " << str.at(7) << endl;// 尝试访问超出范围的索引，会抛出out_of_range异常// cout << str.at(100) << endl;} catch (const out_of_range& e) {cout << "访问异常: " << e.what() << endl;}cout << endl;// 3. 使用迭代器遍历cout << "3. 使用迭代器遍历:" << endl;cout << "正向遍历: ";for (string::iterator it = str.begin(); it != str.end(); ++it) {cout << *it;}cout << endl;// 4. 使用反向迭代器遍历cout << "4. 使用反向迭代器遍历:" << endl;cout << "反向遍历: ";for (string::reverse_iterator rit = str.rbegin(); rit != str.rend(); ++rit) {cout << *rit;}cout << endl << endl;// 5. 使用const迭代器遍历（用于const string）cout << "5. 使用const迭代器遍历:" << endl;const string const_str = "Const String";cout << "const字符串正向遍历: ";for (string::const_iterator cit = const_str.begin(); cit != const_str.end(); ++cit) {cout << *cit;}cout << endl;cout << "const字符串反向遍历: ";for (string::const_reverse_iterator crit = const_str.rbegin(); crit != const_str.rend(); ++crit) {cout << *crit;}cout << endl << endl;// 6. 使用范围for循环遍历（C++11及以上）cout << "6. 使用范围for循环遍历:" << endl;cout << "范围for遍历: ";for (auto c : str) {cout << c;}cout << endl;// 范围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;
}