C++——std::String

写在前面
这一篇博客系统学习一下C++中String类的相关函数。这个类在之前做题的时候就经常遇到，其实说白了，它也就是一个vector < char >。但是，它又有一些独特的函数，可以在做题的时候简化代码，提高效率。所以在这一篇博客，就根据CPlusPlus官网中< string >中的内容做一个整理。
自己整理之外，还有一些优秀的整理资料可供参考：std::string用法总结。

string类与头文件包含
string即为字符串。string是C++标准库的一个重要的部分，主要用于字符串处理。可以使用输入输出流方式直接进行操作，也可以通过文件等手段进行操作。同时C++的算法库对string也有着很好的支持，而且string还和c语言的字符串之间有着良好的接口。虽然也有一些弊端，但是瑕不掩瑜。 头文件引用如下：

#include  
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string::string
以下代码是string构造的几种方法，代码来自std::string::string

// string constructor
#include
#include

int main ()
{
  std::string s0 ("Initial string");  //根据已有字符串构造新的string实例

  // constructors used in the same order as described above:
  std::string s1;             //构造一个默认为空的string
  std::string s2 (s0);         //通过复制一个string构造一个新的string
  std::string s3 (s0, 8, 3);    //通过复制一个string的一部分来构造一个新的string。8为起始位置，3为偏移量。
  std::string s4 ("A character sequence");  //与s0构造方式相同。
  std::string s5 ("Another character sequence", 12);  //已知字符串，通过截取指定长度来创建一个string
  std::string s6a (10, 'x');  //指定string长度，与一个元素，则默认重复该元素创建string
  std::string s6b (10, 42);      // 42 is the ASCII code for '*'  //通过ASCII码来代替s6a中的指定元素。
  std::string s7 (s0.begin(), s0.begin()+7);  //通过迭代器来指定复制s0的一部分，来创建s7

  std::cout << "s1: " << s1 << "\ns2: " << s2 << "\ns3: " << s3;
  std::cout << "\ns4: " << s4 << "\ns5: " << s5 << "\ns6a: " << s6a;
  std::cout << "\ns6b: " << s6b << "\ns7: " << s7 << '\n';
  return 0;
}

//Output:
//s1: 
//s2: Initial string
//s3: str
//s4: A character sequence
//s5: Another char
//s6a: xxxxxxxxxx
//s6b: **********
//s7: Initial
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总结一下，string创建的方式相当灵活。我在此尝试对上面所述方法进行一个简单的分类整理：

无任何参数：按照默认方式构造一个空string。
已知字符串”abcde…”：可以将已知字符串作为参数传入，也可以传入一个int型参数，i，意为取已知字符串从0到i-1长度的子字符串。或者传入两个int型i，j，前一个int指起始位置i，从i+1开始数j个元素作为新子字符串。
指定sting长度：指定string长度i，与字符a，则默认重复a直到string长度为i。这里字符可以是ASCII码，也可以直接打出’a’。
已知string：可以根据别的string创建新的string。传入名称，则全部复制，传入名称且加上迭代器指定的起始位置与终止位置可以复制被拷贝string 的一部分。
string::operation =
使用 = 运算符也可以创建string。可参考如下代码：

// string assigning
#include
#include

int main ()
{
  std::string str1, str2, str3;
  str1 = "Test string: ";   // c-string       //通过=运算符来给已创建的string“赋值”
  str2 = 'x';               // single character
  str3 = str1 + str2;       // string         
  //注意这里重载了"+",string类的"+"可以理解为胶水，将两个string类型连接起来了

  std::cout << str3  << '\n';
  return 0;
}
//Output:
//Test string: x
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string-Iterators
string也有迭代器，熟练掌握迭代器的使用，有时能避免繁杂的for循环，但代码更有灵活性。

可以使用迭代器来实现遍历，代码如下：

// string::begin/end
#include
#include

int main ()
{
  std::string str ("Test string");
  for ( std::string::iterator it=str.begin(); it!=str.end(); ++it)
    std::cout << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}
//Output:
//Test string
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string-capacity

1.string::size：返回string的长度。示例代码如下

// string::size
#include
#include

int main ()
{
  std::string str ("Test string");
  std::cout << "The size of str is " << str.size() << " bytes.\n";
  return 0;
}
//Output:
//The size of str is 11 bytes
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2.string::length：返回string的长度。示例代码如下

// string::length
#include
#include

int main ()
{
  std::string str ("Test string");
  std::cout << "The size of str is " << str.length() << " bytes.\n";
  return 0;
}
//Output:
//The size of str is 11 bytes
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比较一下size与length，其实二者没有任何区别，length是因为沿用C语言的习惯而保留下来的，string类最初只有length，引入STL之后，为了兼容又加入了size，它是作为STL容器的属性存在的，便于符合STL的接口规则，以便用于STL的算法。

3.string::capacity：返回在重新分配内存之前，string所能包含的最大字符数。
4.string::max_size：返回一个string最多能够包含的字符数。以上两个函数示例代码参见如下：

// comparing size, length, capacity and max_size
#include
#include

int main ()
{
  std::string str ("Test string");
  std::cout << "size: " << str.size() << "\n";
  std::cout << "length: " << str.length() << "\n";
  std::cout << "capacity: " << str.capacity() << "\n";
  std::cout << "max_size: " << str.max_size() << "\n";
  return 0;
}

//A possible output for this program could be:
//size: 11
//length: 11
//capacity: 15
//max_size: 4294967291
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更加详细的解释可以参考：STL:string 大小（Size）和容量（Capacity）。

5.string::resize：将string的长度更改为一个指定参数的长度。如果n小于当前字符串的长度，则将当前值缩短为前n个字符，除去超出n的字符。如果n大于当前字符串长度，则通过在最后插入尽可能多的字符以达到大小n来扩展当前内容。 如果指定了c，则将新元素初始化为c的副本，否则，它们是值初始化的字符（空字符）。

示例代码如下：

// resizing string
#include
#include

int main ()
{
  std::string str ("I like to code in C");
  std::cout << str << '\n';

  unsigned sz = str.size();

  str.resize (sz+2,'+');
  std::cout << str << '\n';

  str.resize (14);
  std::cout << str << '\n';
  return 0;
}
//Output:
//I like to code in C
//I like to code in C++
//I like to code
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6.string::reserve：请求更改容量。要求字符串容量适应规划的尺寸变化，长度最多为n个字符。如果n大于当前的字符串容量，该函数将使容器将其容量增加到n个字符（或更大）。在所有其他情况下，它将作为一个无约束的请求来缩小字符串容量：容器实现可以自由地进行优化，并且使字符串的容量大于n。这个函数对字符串长度没有影响，也不能改变它的内容。

其实简单点说，就是该函数更改了string的容量capaticy，并没有实际更改size。更多内容可以参考vector的reserve和resize。

7.string::clear：擦除字符串的内容，成为一个空字符串（长度为0个字符）。调用方式：

str.clear();
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8.string::empty：判断string其中内容是否为空。再判断一个string是否为空时，可以使用该函数，也可以使用size()函数与length()函数来获取string的长度，然后判断长度是否为0。但优先使用empty()函数，因为该函数运行速度更快。

string-element access

1.string::operator[]：获取字符串的字符,返回字符串中位置pos处字符的引用。示例代码如下：

// string::operator[]
#include
#include

int main ()
{
  std::string str ("Test string");
  for (int i=0; i   {
    std::cout << str[i];
  }
  return 0;
}
//Output：
//Test string
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2.string::at：获取字符串中的字符，返回字符串中位置pos处字符的引用。该函数自动检查pos是否是字符串中字符的有效位置（即pos是否小于字符串长度），如果不是，则会抛出out_of_range异常。示例代码如下

// string::at
#include
#include

int main ()
{
  std::string str ("Test string");
  for (unsigned i=0; i   {
    std::cout << str.at(i);
  }
  return 0;
}
//Output：
//Test string
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operator[]和at()均返回当前字符串中第n个字符的位置，但at函数提供范围检查，当越界时会抛出out_of_range异常，下标运算符[]不提供检查访问。[]访问的速度比at()要快，但不作越界检查．用[]访问之前， 要对下标进行检查( > string::npos && < string::size())

3.:string::back：访问最后一个字符，返回对字符串最后一个字符的引用。这个函数不能在空字符串上调用。

// string::back
#include
#include

int main ()
{
  std::string str ("hello world.");
  str.back() = '!';
  std::cout << str << '\n';
  return 0;
}
//Output:
//hello world!  //将原来的最后一个'.' 变为了'!'。
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4.string::front：访问第一个字符，返回对字符串的第一个字符的引用。与成员string :: begin不同，它将一个迭代器返回给这个相同的字符，这个函数返回一个直接引用。这个函数不能在空字符串上调用。

// string::front
#include
#include

int main ()
{
  std::string str ("test string");
  str.front() = 'T';
  std::cout << str << '\n';
  return 0;
}
//Output:
//Test string   //将原来的第一个't'变为了'T'。
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string-modifiers

1.string::operator+=：附加到字符串。通过在当前值的末尾添加其他字符来扩展字符串：

// string::operator+=
#include
#include

int main ()
{
  std::string name ("John");
  std::string family ("Smith");
  name += " K. ";         // c-string
  name += family;         // string
  name += '\n';           // character

  std::cout << name;
  return 0;
}
//Output:
//John K. Smith
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2.string::append：附加到字符串。通过在当前值的末尾添加其他字符来扩展字符串：

// appending to string
#include
#include

int main ()
{
  std::string str;
  std::string str2="Writing ";
  std::string str3="print 10 and then 5 more";

  // used in the same order as described above:
  str.append(str2);                       // "Writing "
  str.append(str3,6,3);                   // "10 "
  str.append("dots are cool",5);          // "dots "
  str.append("here: ");                   // "here: "
  str.append(10u,'.');                    // ".........."
  str.append(str3.begin()+8,str3.end());  // " and then 5 more"
  str.append(5,0x2E);                // "....."

  std::cout << str << '\n';
  return 0;
}
//Output:
//Writing 10 dots here: .......... and then 5 more.....
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3.string::push_ back：追加字符到字符串。将字符c附加到字符串的末尾，将其长度增加1。与vector、set、map等容器的push_ back类似功能。

4.string::assign：将内容分配给字符串。为字符串分配一个新值，替换其当前内容。示例代码如下：

// string::assign
#include
#include

int main ()
{
  std::string str;
  std::string base="The quick brown fox jumps over a lazy dog.";

  // used in the same order as described above:

  str.assign(base);
  std::cout << str << '\n';

  str.assign(base,10,9);
  std::cout << str << '\n';         // "brown fox"  //base的第11到第19个字符的内容

  str.assign("pangrams are cool",7);
  std::cout << str << '\n';         // "pangram"  //一个参数默认从头开始往后数7个字符，没有s

  str.assign("c-string");
  std::cout << str << '\n';         // "c-string"

  str.assign(10,'*');
  std::cout << str << '\n';         // "**********"

  str.assign(10,0x2D);
  std::cout << str << '\n';         // "----------"

  str.assign(base.begin()+16,base.end()-12);
  std::cout << str << '\n';         // "fox jumps over"

  return 0;
}
//Output:
//The quick brown fox jumps over a lazy dog.
//brown fox
//pangram
//c-string
//**********
//----------
//fox jumps over
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5.string::insert：插入字符串。在由pos（或p）指示的字符之前的字符串中插入附加字符：

// inserting into a string
#include
#include

int main ()
{
  std::string str="to be question";
  std::string str2="the ";
  std::string str3="or not to be";
  std::string::iterator it;

  // used in the same order as described above:
  //后面注释中()括号的作用只是帮助显示插入的内容与位置信息。实际string中并没有这对括号
  str.insert(6,str2);                 // to be (the )question
  str.insert(6,str3,3,4);             // to be (not )the question
  str.insert(10,"that is cool",8);    // to be not (that is )the question
  str.insert(10,"to be ");            // to be not (to be )that is the question
  str.insert(15,1,':');               // to be not to be(:) that is the question
  it = str.insert(str.begin()+5,','); // to be(,) not to be: that is the question
  str.insert (str.end(),3,'.');       // to be, not to be: that is the question(...)
  str.insert (it+2,str3.begin(),str3.begin()+3); // (or )

  std::cout << str << '\n';
  return 0;
//Output:
//to be, or not to be: that is the question...
}
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6.string::erase：擦除字符串中的字符。擦除部分字符串，减少其长度：

// string::erase
#include
#include

int main ()
{
  std::string str ("This is an example sentence.");
  std::cout << str << '\n';
  //后面注释有两部分，上一行是当前字符串内容，下一行是箭头，表示的意思就是箭头指向内容是处理的内容
                                           // "This is an example sentence."
  str.erase (10,8);                        //            ^^^^^^^^
  std::cout << str << '\n';                //消除第11到第19之间的字符。即" example"，注意，有一个空格符
                                           // "This is an sentence."
  str.erase (str.begin()+9);               //           ^
  std::cout << str << '\n';                //消除第10个字符，即begin()后9个字符：'n'
                                           // "This is a sentence."
  str.erase (str.begin()+5, str.end()-9);  //       ^^^^^
  std::cout << str << '\n';                //消除begin()后5个字符，end()前9个字符。
                                           // "This sentence."
  return 0;
}
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7.string::replace：替换字符串的一部分。替换以字符pos开头的字符串部分，并通过新内容跨越len字符（或[i1，i2之间的范围内的字符串部分））：

// replacing in a string
#include
#include

int main ()
{
  std::string base="this is a test string.";
  std::string str2="n example";
  std::string str3="sample phrase";
  std::string str4="useful.";

  // replace signatures used in the same order as described above:

  // Using positions:                 0123456789*123456789*12345
  std::string str=base;           // "this is a test string."
                                  //           ^^^^^
  str.replace(9,5,str2);          // "this is an example string." (1)
                                  //           ^^^^^^^^^ ^^^^^^ 
  str.replace(19,6,str3,7,6);     // "this is an example phrase." (2)
                                  //                     ^^^^^^
  str.replace(8,10,"just a");     // "this is just a phrase."     (3)
  str.replace(8,6,"a shorty",7);  // "this is a short phrase."    (4)
  str.replace(22,1,3,'!');        // "this is a short phrase!!!"  (5)

  // Using iterators:                                               0123456789*123456789*
  str.replace(str.begin(),str.end()-3,str3);                    // "sample phrase!!!"      (1)
  str.replace(str.begin(),str.begin()+6,"replace");             // "replace phrase!!!"     (3)
  str.replace(str.begin()+8,str.begin()+14,"is coolness",7);    // "replace is cool!!!"    (4)
  str.replace(str.begin()+12,str.end()-4,4,'o');                // "replace is cooool!!!"  (5)
  str.replace(str.begin()+11,str.end(),str4.begin(),str4.end());// "replace is useful."    (6)
  std::cout << str << '\n';
  return 0;
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8.string::swap：交换字符串值。通过str的内容交换容器的内容，str是另一个字符串对象。 长度可能有所不同。在对这个成员函数的调用之后，这个对象的值是str在调用之前的值，str的值是这个对象在调用之前的值。请注意，非成员函数存在具有相同名称的交换，并使用与此成员函数相似的优化来重载该算法。

// swap strings
#include
#include

main ()
{
  std::string buyer ("money");
  std::string seller ("goods");

  std::cout << "Before the swap, buyer has " << buyer;
  std::cout << " and seller has " << seller << '\n';

  seller.swap (buyer);

  std::cout << " After the swap, buyer has " << buyer;
  std::cout << " and seller has " << seller << '\n';

  return 0;
//Output:
//Before the swap, buyer has money and seller has goods
// After the swap, buyer has goods and seller has money
}
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9.string::pop_back：删除最后一个字符。擦除字符串的最后一个字符，有效地将其长度减1：

// string::pop_back
#include
#include

int main ()
{
  std::string str ("hello world!");
  str.pop_back();
  std::cout << str << '\n';
  return 0;
//Output：
//hello world
}
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string:pop_ back与string:push_ back可以参考之前vector、set、map的使用方法。一样的。

string-string operations

1.string::c_str：获取C字符串等效。返回一个指向包含以空字符结尾的字符序列（即C字符串）的数组的指针，该字符串表示字符串对象的当前值。该数组包含相同的字符序列，这些字符组成字符串对象的值，并在末尾添加一个附加的终止空字符（’\ 0’）。

2.string::copy：从字符串复制字符序列。将字符串对象的当前值的子字符串复制到s指向的数组中。 这个子字符串包含从位置pos开始的len字符。该函数不会在复制内容的末尾添加空字符。

// string::copy
#include
#include

int main ()
{
  char buffer[20];
  std::string str ("Test string...");
  std::size_t length = str.copy(buffer,6,5);
  buffer[length]='\0';
  std::cout << "buffer contains: " << buffer << '\n';
  return 0;
}
//Output:
//buffer contains: string
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3.string::find：在字符串中查找内容。在字符串中搜索由其参数指定的序列的第一次出现。当指定pos时，搜索仅包括位置pos处或之后的字符，忽略包括pos之前的字符在内的任何可能的事件。注意，与成员find_first_of不同，只要有一个以上的字符被搜索，仅仅这些字符中的一个匹配是不够的，但是整个序列必须匹配。返回值：第一场比赛的第一个字符的位置。如果没有找到匹配，函数返回string :: npos。

// string::find
#include       // std::cout
#include         // std::string

int main ()
{
  std::string str ("There are two needles in this haystack with needles.");
  std::string str2 ("needle");

  // different member versions of find in the same order as above:
  std::size_t found = str.find(str2);
  if (found!=std::string::npos)
    std::cout << "first 'needle' found at: " << found << '\n';

  found=str.find("needles are small",found+1,6);
  if (found!=std::string::npos)
    std::cout << "second 'needle' found at: " << found << '\n';

  found=str.find("haystack");
  if (found!=std::string::npos)
    std::cout << "'haystack' also found at: " << found << '\n';

  found=str.find('.');
  if (found!=std::string::npos)
    std::cout << "Period found at: " << found << '\n';

  // let's replace the first needle:
  str.replace(str.find(str2),str2.length(),"preposition");
  std::cout << str << '\n';

  return 0;
//Output
//first 'needle' found at: 14
//second 'needle' found at: 44
//'haystack' also found at: 30
//Period found at: 51
//There are two prepositions in this haystack with needles
}
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4.string::substr：生成子字符串。返回一个新构造的字符串对象，其值初始化为此对象的子字符串的副本。子字符串是从字符位置pos开始的对象的一部分，并且跨越了len字符（或者直到字符串的末尾，以先到者为准）。

// string::substr
#include
#include

int main ()
{
  std::string str="We think in generalities, but we live in details.";
                                           // (quoting Alfred N. Whitehead)

  std::string str2 = str.substr (3,5);     // "think"

  std::size_t pos = str.find("live");      // position of "live" in str 返回pos类型size_t

  std::string str3 = str.substr (pos);     // get from "live" to the end

  std::cout << str2 << ' ' << str3 << '\n';

  return 0;
//Output:
//think live in details.
}
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5.string::compare：比较字符串。将字符串对象（或子字符串）的值与其参数指定的字符序列进行比较。被比较的字符串是字符串对象的值或者 - 如果使用的签名具有pos和len参数 - 在字符位置pos处开始的子字符串，并且跨越len字符。该字符串与比较字符串进行比较，该比较字符串由传递给该函数的其他参数确定。

// comparing apples with apples
#include
#include

int main ()
{
  std::string str1 ("green apple");
  std::string str2 ("red apple");

  if (str1.compare(str2) != 0)         //!=0成立
    std::cout << str1 << " is not " << str2 << '\n';

  if (str1.compare(6,5,"apple") == 0)       //==0成立
    std::cout << "still, " << str1 << " is an apple\n";

  if (str2.compare(str2.size()-5,5,"apple") == 0)    //==0成立
    std::cout << "and " << str2 << " is also an apple\n";

  if (str1.compare(6,5,str2,4,5) == 0)   //==0成立
    std::cout << "therefore, both are apples\n";

  return 0;
}
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6.string::find_ first_ of：在字符串中查找字符。在字符串中搜索与其参数中指定的任何字符匹配的第一个字符。当指定pos时，搜索仅包括位置pos或之后的字符，忽略pos之前的任何可能的事件。请注意，对于序列中的一个字符来说，就足够了（不是全部）。 请参阅string :: find以查找与整个序列匹配的函数。

// string::find_first_of
#include       // std::cout
#include         // std::string
#include        // std::size_t

int main ()
{
  std::string str ("Please, replace the vowels in this sentence by asterisks.");
  std::size_t found = str.find_first_of("aeiou");
  //下面的循环实现了找到str中，”aeiou“中所有字符：'a''e''i''o''u'，并将其都替换为'* '
  while (found!=std::string::npos)
  {
    str[found]='*';
    found=str.find_first_of("aeiou",found+1);
  }

  std::cout << str << '\n';

  return 0;
//Output：
//Pl**s*, r*pl*c* th* v*w*ls *n th*s s*nt*nc* by *st*r*sks.
}
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7.string::find_ first_ not_of：查找字符串中没有字符。在字符串中搜索与其参数中指定的任何字符不匹配的第一个字符。指定pos时，搜索仅包含位置pos或之后的字符，忽略该字符之前的任何可能的事件。

// string::find_first_not_of
#include       // std::cout
#include         // std::string
#include        // std::size_t

int main ()
{
  std::string str ("look for non-alphabetic characters...");

  std::size_t found = str.find_first_not_of("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz ");

  //下面的代码就是实现找到str中非小写字母的字符，即'-'，并返回'-'的位置。
  if (found!=std::string::npos)
  {
    std::cout << "The first non-alphabetic character is " << str[found];
    std::cout << " at position " << found << '\n';
  }

  return 0;
//Output：
//The first non-alphabetic character is - at position 12
}
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8.string::find_ last_of：从结尾查找字符串。在字符串中搜索与其参数中指定的任何字符匹配的最后一个字符。当pos被指定时，搜索只包含位置pos之前或之前的字符，忽略pos之后的任何可能的事件。

// string::find_last_of
#include       // std::cout
#include         // std::string
#include        // std::size_t

void SplitFilename (const std::string& str)
{
  std::cout << "Splitting: " << str << '\n';
  std::size_t found = str.find_last_of("/\\");   //在str中搜索与"/\\"中任一个字符匹配的最后一个字符。
  std::cout << " path: " << str.substr(0,found) << '\n';   //pos就是匹配到的位置。0~pos
  std::cout << " file: " << str.substr(found+1) << '\n';   //pos~string结束
}

int main ()
{
  std::string str1 ("/usr/bin/man");
  std::string str2 ("c:\\windows\\winhelp.exe");

  SplitFilename (str1);
  SplitFilename (str2);

  return 0;
\\Output
\\Splitting: /usr/bin/man
\\ path: /usr/bin
\\ file: man
\\Splitting: c:\windows\winhelp.exe
\\ path: c:\windows
\\ file: winhelp.exe
}
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这里介绍了好几个string中有关find的函数，其实还可以参考其他有关于find函数的解释：C++string中用于查找的find系列函数浅析。

string::npos
size_ t的最大值。npos是一个静态成员常量值，对于size_ t类型的元素具有最大的可能值。这个值在字符串的成员函数中用作len（或sublen）参数的值时，意思是“直到字符串结尾”。作为返回值，通常用来表示不匹配。这个常量被定义为-1，这是因为size_ t是一个无符号整型，它是这种类型最大的可表示值。

string-Non-member function overloads

1.operator>> (string)与operator<< (string)：示例代码如下：

// extract to string
#include
#include

main ()
{
  std::string name;

  std::cout << "Please, enter your name: ";
  std::cin >> name;
  std::cout << "Hello, " << name << "!\n";

  return 0;
}
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2.getline (string)：示例代码如下：

// extract to string
#include
#include

int main ()
{
  std::string name;

  std::cout << "Please, enter your full name: ";
  std::getline (std::cin,name);
  std::cout << "Hello, " << name << "!\n";

  return 0;
}
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