一.初步了解STL

STL是Standard Template Library的缩写，中文译为标准模板库，是C++标准库的重要组成部分。它本质上是一套基于模板的通用编程工具，通过模板技术实现了数据结构和算法的抽象与复用，让开发者无需重复编写基础功能，直接使用标准化的组件来处理数据。

其核心设计思想是泛型编程（Generic Programming），即通过模板让代码不依赖于具体数据类型，从而适用于多种场景。

以上是C++标准模板库（STL）的核心架构图，清晰呈现其六大组件：

- 容器：如 vector （动态数组）、 map （键值映射），提供多样数据存储结构。

- 算法：涵盖 sort （排序）、 find （查找）等，借迭代器操作容器数据。

- 迭代器：像 iterator （普通迭代）、 reverse_iterator （反向迭代），是容器与算法的“桥梁”。

- 仿函数：以 greater 、 less 为代表，自定义操作逻辑，辅助算法执行。

- 空间配置器： allocator 负责内存分配与释放，优化容器内存管理。

- 配接器：如 stack （栈）、 queue （队列），基于基础容器封装特定接口，适配不同使用场景。

这些组件相互配合，让STL成为高效、通用的编程工具，助力开发者快速实现复杂数据处理逻辑。

二.初识string

1.STL中的string类

C++ 里的 string 是处理字符串的核心工具，本质是 basic_string<char> 类模板的特化，定义在 <string> 头文件，位于 std 命名空间。

它解决了 C 语言字符数组（以 \0 结尾）的诸多痛点：无需手动管理内存，自动分配、释放空间，规避缓冲区溢出等问题；还封装丰富成员函数，像 append （拼接）、 find （查找子串）、 substr （提取子串）等，操作便捷。

使用时，需包含头文件，可通过 using namespace std; 或 std::string 方式引入。构造灵活，支持默认构造（空串）、用 C 风格字符串/其他 string 对象构造，还能指定字符范围、重复字符构造。

日常开发中， string 常用于处理 ASCII 或 UTF - 8 编码文本，能轻松实现输入输出、拼接、查找替换等操作，是高效、安全的字符串处理方案，大幅简化文本相关编程工作。

2.auto和范围for

早期 C/C++ 中， auto 用于修饰具自动存储的局部变量，后意义弱化。C++11 起， auto 变为类型指示符，让编译器编译期推导变量类型：

- 指针用 auto 或 auto* 无区别，引用需显式加 & ；

- 同行声明多变量，类型需一致，因仅推导首个变量类型；

- 可作函数返回值，慎用作参数；

- 无法直接声明数组。

使用 auto 有这些注意点：声明变量必须有初始化值，保证编译期能明确推导类型；默认推导会忽略引用、const/volatile 修饰，若需保留要显式写 auto&、const auto& 等；简单类型（如 int、double ）直接声明类型更清晰，复杂场景（模板、迭代器）用 auto 提升可读性。

对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ ：”分为两部分：第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围，自动迭代，自动取数据，自动判断结束。
范围for可以作用到数组和容器对象上进行遍历
范围for的底层很简单，容器遍历实际就是替换为迭代器。

示例代码如下：

以上这段代码通过 Test_String03 函数演示 C++ 中 auto 类型推导与范围 for 循环的用法。先利用 auto 推导 x （int 型）、 y （double 型）并输出；接着用范围 for 遍历数组 a ，分别以值传递（ auto e ，输出原数组元素）、引用传递（ auto& e ，修改元素为 0 后输出）；最后用范围 for 遍历 string 对象 str ，逐个输出字符。右侧 VS 调试控制台呈现各步骤输出结果，清晰展现 auto 简化类型声明、范围 for 便捷遍历容器的特性。

3.string类的常用借口

3.1string类对象的常用构造

以上是 C++ string 类的构造函数说明，展示 7 种初始化方式：

①从默认空串、

②拷贝已有 string ，

③到截取子串、

④转换 C 风格字符串，

⑤还支持用字符填充、

⑥迭代器范围构造。

不同构造函数适配多样场景，帮开发者灵活创建 string 对象。

示例代码如下：

以上 C++ 代码聚焦 string 类构造与赋值操作。通过 Test_String01 函数，演示多种初始化方式：默认构造 s1 、用字符串字面量构造 s2 ，还有拷贝构造（ s3 拷贝 s2 、 s4 按范围拷贝 s2 、 s5 从指定下标拷贝 s2 子串）、基于 C 风格字符串构造（ s6 拷贝 str 、 s7 取 str 前 6 字符）、用字符填充构造 s8 。输出验证构造结果后，展示赋值操作： s1 先赋 s2 值，再赋字符串字面量 "xyz" ，最后赋字符 'c' ，完整呈现 string 类灵活的初始化与赋值能力，借助 VS 调试窗口输出结果，直观体现代码逻辑执行效果。

3.2string类对象的容量操作

对于字符串结构的简单理解：可以认为字符串是存储字符数组的顺序表。

如下图所示

定义了 my_string 类，私有成员包含动态字符指针 a ，以及记录长度的 size 和容量的 capacity ，为后续实现字符串的动态管理（如内存分配、扩容等）奠定基础，这些成员是构建自定义字符串类的核心要素。

string容量操作相关的函数

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，reserve不会改变容量大小。

以下是代码示例展示：

以上代码聚焦 std::string 的基础方法实践。 Test_String04 函数里，先初始化 s1 为 "hello world" ，通过 length 、 size 确认有效字符数（结果均为 11 ）， capacity 查看总空间（初始 15 ）。调用 resize(20, 'b') 扩展有效字符到 20 ，多余位置用 'b' 填充，遍历输出验证。接着用 s1 拷贝构造 s2 ， s2.clear() 清空有效字符（ size 归 0 ，但 capacity 保留原空间 31 ），再次输出 size 和 capacity 体现变化。整个过程清晰展示 string 类管理长度、空间的核心逻辑，借助 VS 调试控制台输出，直观呈现函数调用后的状态。

3.3string类对象的访问以及遍历操作