C++ std::string 類別完整操作指南：建構、轉換、修改、搜尋與輸入輸出

為何選擇 std::string

取代 C 風格 char*，優勢：自動記憶體管理、內建豐富操作、支援 = 賦值、== 比較、+ 串聯，可視為基本型別使用。

引入標頭檔

#include <string>  // 注意非 string.h (C 風格)

建構函式總覽

C++ 字串與 C 字串互轉

• c_str()：回傳以 \0 結尾的 const char* (安全)
• data()：回傳字元陣列 const char* (不保證以 \0 結尾)
• copy(buf, len)：複製內容至既有緩衝區

警告：c_str() 回傳 const char*，若舊 API 需 char* 且不修改內容，可 const_cast；若會修改，**必須拷貝至非 const 緩衝區**，否則行為未定義。

大小與容量

• size() / length()：目前字元數
• empty()：是否為空
• max_size()：理論最大字元數
• capacity()：重新配置前可容納字元數
• reserve(n)：預留容量 (避免頻繁重配置)

元素存取

• operator[]：不檢查邊界，const string 下 [size()] 回傳 \0
• at()：檢查邊界，越界拋出 out_of_range

避免取得元素參考/指標後再操作字串 (可能導致重配置而失效)。

比較操作

• 運算子 == != < <= > >=：字典序比較
• compare()：多載支援子串比較、指定長度、C 字串比較，回傳 0/正/負

string s("abcd");
s.compare("abcd");       // 0
s.compare("dcba");       // < 0
s.compare("ab");         // > 0
s.compare(0, 2, s, 2, 2); // "ab" vs "cd" → < 0

修改內容

賦值

s = "new"; s = other; s = 'c';
s.assign(str); s.assign(str, 1, 3); s.assign(str, 2, npos);
s.assign("nico", 5); s.assign(5, 'x');

清空

s = ""; s.clear(); s.erase();

附加/插入/刪除/替換

s += str; s.append(str); s.push_back('c');
s.insert(pos, str); s.insert(pos, n, 'c');
s.erase(pos); s.erase(pos, n);
s.replace(pos, n, str); s.replace(pos, n, str, subpos, sublen);

子串與串聯

s.substr(); s.substr(pos); s.substr(pos, len);
s3 = s1 + s2; // 運算子+

輸入輸出

cin >> s;           // 讀單詞 (空白斷行)
getline(cin, s);    // 讀整行
cout << s;

搜尋與查找

回傳 size_type 索引，找不到回傳 npos (static constant)。比較時建議直接 if (s.find(...) == string::npos)。

迭代器支援

• begin() / end()：正向
• rbegin() / rend()：反向

符合 STL 容器慣例，可搭配演算式使用。