C++ 中的 std::string 类是一个功能强大的字符串处理类，它提供了丰富的成员函数来操作和管理字符串。以下是对 std::string 类中一些重要成员函数的深入理解：

构造函数

• 默认构造函数：创建一个空字符串。
• 参数化构造函数：接受 C 风格字符串（const char*）、字符串字面量、另一个 std::string 对象或字符串迭代器范围来初始化字符串。

基本操作

• size()：返回字符串中的字符数（不包括结尾的空字符）。
• length()：与 size() 相同，返回字符串的长度。
• empty()：检查字符串是否为空。
• clear()：清空字符串内容。

访问元素

• operator[]：通过索引访问字符串中的单个字符（返回引用，可以修改字符）。
• at()：通过索引访问字符串中的单个字符（返回引用，但会进行范围检查，如果索引超出范围则抛出 std::out_of_range 异常）。
• front()：返回字符串的第一个字符的引用。
• back()：返回字符串的最后一个字符的引用。

字符串操作

• assign()：用新内容替换当前字符串的内容。
• append()：在字符串末尾追加内容。
• prepend()（C++20 引入的 std::string::operator+= 可以实现类似功能）：在字符串开头添加内容（虽然 std::string 没有直接的 prepend 成员函数，但可以通过 operator+= 和反转字符串来实现）。
• replace()：替换字符串中的部分内容。
• substr()：返回字符串的一个子串。
• swap()：交换两个字符串的内容。

查找与比较

• find()：在字符串中查找子串或字符的首次出现位置。
• rfind()：在字符串中查找子串或字符的最后一次出现位置。
• find_first_of()：在字符串中查找第一次出现指定字符集中的任一字符的位置。
• find_last_of()：在字符串中查找最后一次出现指定字符集中的任一字符的位置。
• find_first_not_of()：在字符串中查找第一次不出现指定字符集中的任一字符的位置。
• find_last_not_of()：在字符串中查找最后一次不出现指定字符集中的任一字符的位置。
• compare()：比较两个字符串的字典顺序。

字符处理

• copy()：将字符串的内容复制到字符数组中。
• c_str()：返回一个指向以空字符结尾的字符数组的指针（C 风格字符串）。
• data()：与 c_str() 类似，返回一个指向字符串内容的指针。

修改器

• push_back()：在字符串末尾添加一个字符。
• pop_back()：移除字符串末尾的字符。
• insert()：在指定位置插入字符或子串。
• erase()：移除指定位置的字符或子串。
• resize()：改变字符串的大小。

其他

• reserve()：请求改变容量大小。
• capacity()：返回当前分配的容量。
• max_size()：返回字符串能包含的最大字符数。

代码实例

#include <iostream>
#include <string>

int main() {
    // 构造函数
    std::string str1; // 默认构造函数，创建一个空字符串
    std::string str2("Hello, World!"); // 参数化构造函数，用C风格字符串初始化
    std::string str3(str2); // 拷贝构造函数，复制str2的内容到str3
    std::string str4(str2.begin(), str2.begin() + 5); // 迭代器范围构造函数，取str2的前5个字符

    // 基本操作
    std::cout << "str2 size: " << str2.size() << std::endl; // 输出str2的长度，应为13
    std::cout << "str2 empty: " << (str2.empty() ? "false" : "true") << std::endl; // 输出str2是否为空，应为false
    str2.clear(); // 清空str2的内容
    std::cout << "str2 empty after clear: " << (str2.empty() ? "true" : "false") << std::endl; // 输出清空后的str2是否为空，应为true

    // 访问元素
    std::cout << "str3[0]: " << str3[0] << std::endl; // 输出str3的第一个字符，应为'H'
    try {
        std::cout << "str3 at(10): " << str3.at(10) << std::endl; // 尝试输出str3的第11个字符，会抛出异常
    } catch (const std::out_of_range& e) {
        std::cout << "Caught exception: Index out of range" << std::endl; // 捕获并输出异常信息
    }
    std::cout << "str3 front: " << str3.front() << std::endl; // 输出str3的第一个字符，应为'H'
    std::cout << "str3 back: " << str3.back() << std::endl; // 输出str3的最后一个字符，应为'!'（注意：这里str3未被修改过，所以仍然是'd'）

    // 字符串操作
    str3.assign("New String"); // 将str3的内容设置为"New String"
    str3.append(" Appended"); // 在str3末尾追加" Appended"
    std::string prepended = "Prepended: " + str3; // 通过+运算符实现prepend效果
    std::string str5 = "1234567890";
    str5.replace(4, 3, "abc"); // 将str5中从第5个字符开始的3个字符替换为"abc"
    std::string subStr = str5.substr(0, 5); // 从str5中提取前5个字符作为子串
    std::string str6 = "Another String";
    str3.swap(str6); // 交换str3和str6的内容

    // 查找与比较
    std::size_t pos = str6.find("String"); // 在str6中查找子串"String"的位置
    std::cout << "Position of 'String' in str6: " << pos << std::endl; // 输出找到的位置，应为7（注意：这里str6已经被交换为"New String Appended"）
    std::cout << "str3 compare str6: " << (str3.compare(str6) == 0 ? "equal" : "not equal") << std::endl; // 比较str3和str6，输出是否相等（这里应该不相等，因为str3现在是"Another String"）

    // 注意：下面的输出将基于已经被修改的str3和str6

    // 字符处理
    char buffer[20];
    str3.copy(buffer, 10); // 将str3的前10个字符复制到buffer中
    std::cout << "Copied string: " << buffer << std::endl; // 输出复制的字符串（注意：可能包含垃圾字符，因为buffer未完全初始化）
    const char* cStr = str3.c_str(); // 获取str3的C风格字符串表示
    std::cout << "C-style string: " << cStr << std::endl; // 输出C风格字符串

    // 修改器
    str3.push_back('!'); // 在str3末尾添加'!'
    str3.pop_back(); // 移除str3末尾的字符（刚刚添加的'!'）
    str3.insert(0, "Inserted: "); // 在str3开头插入"Inserted: "
    str3.erase(0, 9); // 移除str3的前9个字符（包括刚刚插入的"Inserted: "的前8个字符和原字符串的第一个字符）
    str3.resize(5); // 将str3的大小调整为5个字符，如果不够则截断，如果够则可能填充垃圾字符（取决于实现）

    // 注意：由于上面的修改，下面的输出将反映这些变化

    // 其他
    str3.reserve(100); // 请求改变str3的容量至少为100个字符
    std::cout << "Capacity of str3: " << str3.capacity() << std::endl; // 输出str3的当前容量（可能大于或等于100）
    std::cout << "Max size of str3: " << str3.max_size() << std::endl; // 输出str3能包含的最大字符数（通常是一个非常大的数）

    return 0;
}