【C++】string类模拟实现下篇(附完整源码）

- - 1. resize
  - 2. 流插入<<和流提取>>重载
  - - 2.1 流插入<<重载
    - 2.2 流提取 <<
  - 3. 常见关系运算符重载
  - 4. 赋值重载
  - - 4.1浅拷贝的默认赋值重载
    - 4.2 深拷贝赋值重载实现
    - 4.3 赋值重载现代写法
  - 5. 写时拷贝(了解）
  - 6.源码
  - - 6.1 string.h
    - 6.2 test.cpp

1. resize

下面我们来实现一下resize():

resize可以扩容加初始化，我们可以自己指定要初始化的字符，不指定默认填\0。
这里我们实现时需要分几种情况：
第一种情况n < _size():

这里需要要删除数据，只保留前n个，直接把第n个位置置成\0就行了：

第二种情况是n>_size且n在_size和_capacity之间：

第三种情况是n > _capacity:

==这两种情况可以一起实现：

在这里当n > _capacity时reserve()函数会自己扩容

我们来测试一下：

2. 流插入<<和流提取>>重载

2.1 流插入<<重载

在之前的文章中我们提到，我们自己重载的如果想像正常cout打印那样，要把流插入<< 和流提取>>重载到类外面，避免this指针抢占第一个参数。

注意：这里我们不能使用out<<c_str()打印，打印c_str返回的const char*的指针，它是遇到’\0’就停止。
而我们打印string对象是看对应的size 的，size是多大，就打印多少。

下面我们来测试一下：

2.2 流提取 <<

首先我们先来看一下这样写可不可以：

我们来测试一下：

这里是存在一定错误的。in遇到缓冲区里的空格或者换行的时候，它会认为这是你输入多个值的一个区分，会自动忽略掉它们，不会去提取，所以这里就读不到空格和换行，那循环就不会结束。

这里我们用get接口来解决：

get是istream类的一个成员函数，它一次读取一个字符，就可以提取到空格和换行。

我们再来测试一下：

但是如果遇到这种情况呢：

这里还存在一个问题，当string对象原来就有数据，需要把之前的清掉。这里我们实现一个clear接口。

再来测试一下：

这里还有最后一个问题：
如果我们输入一个特别长的字符串，那这个地方在不断+=字符的过程中可能会频繁扩容，那我们有没有什么办法可以解决一下呢？

这里开了一个数组，每次先把字符一个个放到数组中，满了的话就+=到s里（以字符串的形式），然后把i置成0，后面继续放数组里。这样做扩容就不会那么频繁了

我们再来测试一下：

3. 常见关系运算符重载

我们知道库里string重载了很多关系运算符：

这里我们重点实现几个常的。

首先我们来复现 <,我们先考虑使用strcmp来复现:

我们测试一下：

貌似这里没啥问题，那我们再看一种情况：

这里我在字符当中添加了“\0”程序出错了所以上述代码是有问题的。这里我们用memcpy去解决。

我们再来测试一下：

写好了一个对于其他的我们只要复现就好了：

4. 赋值重载

4.1浅拷贝的默认赋值重载

赋值重载作为类的6个默认成员函数之一，我们不写编译器也会默认生成。但是默认生成的赋值重载也是浅拷贝。
所以：
和拷贝构造一样，如果类中未涉及到资源管理，赋值运算符是否实现都可以；一旦涉及到资源管理则必须要自己实现。

4.2 深拷贝赋值重载实现

对于赋值重载是有几种情况的：

那这里分情况处理其实有点麻烦所以我们干脆不管哪种情况，我们都直接释放旧空间，然后开新空间拷贝数据：

下面我们来测试一下：

4.3 赋值重载现代写法

这里我们来用一种更加简单的方法实现：

什么意思呢？
举个例子：
这里我们借用拷贝构造拷贝s3,然后再借用swap函数交换s1和tmp。

这里还有更简单的写法：

==在这里tmp就是一个临时变量，然后调用swap交换。

5. 写时拷贝(了解）

写时拷贝就是一种拖延症，是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。
引用计数：用来记录资源使用者的个数。在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该资源，就给计数增加1；
当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象是资源的最后一个使用者，将该资源释放；否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源。

6.源码

6.1 string.h

#include <iostream>
using namespace std;
namespace w
{
    class string
{
    public :
        typedef char* iterator;
        typedef const char* const_iterator;
       iterator begin()
		{
			return _str;
		}

		iterator end()
		{
			return _str + _size;
		}

        const_iterator begin() const
		{
			return _str;
		}

		const_iterator end() const
		{
			return _str + _size;
		}

        string(const char* str = "")
	        :_str(new char[strlen(str)+1])
		    ,_size(strlen(str))
		    ,_capacity(strlen(str))
	    {
            memcpy(_str, str, _size+1);
        }

        
		string(const string& s)
		{
			_str = new char[s._capacity + 1];
			strcpy(_str, s._str);
			_size = s._size;
			_capacity = s._capacity;
		}

        	void swap(string& s)
		{
			std::swap(_str, s._str);
			std::swap(_size, s._size);
			std::swap(_capacity, s._capacity);
		}


		// 	string& operator=(const string& s)
		// {
		// 	if (this != &s)
		// 	{
		// 		char* tmp = new char[s._capacity + 1];
		// 		memcpy(tmp, s._str, s._size+1);
		// 		delete[] _str;
		// 		_str = tmp;

		// 		_size = s._size;
		// 		_capacity = s._capacity;
		// 	}

		// 	return *this;
		// }

		// 	string& operator=(const string& s)
		// {
		// 	if (this != &s)
		// 	{
		// 		string tmp(s);

		// 		std::swap(_str, tmp._str);
		// 	    std::swap(_size, tmp._size);
		// 	    std::swap(_capacity, tmp._capacity);
		// 	}

		// 	return *this;
		// }

		string& operator=(string tmp)
		{
			swap(tmp);

			return *this;
		}

        ~string()
        {
            delete[] _str;
            _str = nullptr;
            _size = _capacity = 0;
        }

        const char* c_str() const
        {
            return _str;
        }

        size_t size() const
        {
            return _size;
        }

        char& operator[](size_t pos)
       {
	        assert(pos < _size);
	        return _str[pos];
       }

         const char& operator[](size_t pos) const
       {
	        assert(pos < _size);
	        return _str[pos];
       }

          void reserve(size_t n)
		{
			if (n > _capacity)
			{
				char* tmp = new char[n + 1];
				memcpy(tmp, _str, _size+1);
				delete[] _str;
				_str = tmp;
				_capacity = n;
			}
		}
				void resize(size_t n, char ch = '\0')
		{
			if (n < _size)
			{
				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}
			else
			{
				reserve(n);

				for (size_t i = _size; i < n; i++)
				{
					_str[i] = ch;
				}

				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}
		}
		void push_back(char ch)
		{
			if (_size == _capacity)
			{
				// 2倍扩容
				reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
			}

			_str[_size] = ch;

			++_size;
			_str[_size] = '\0';
		}

		void append(const char* str)
		{
			size_t len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				// 至少扩容到_size + len
				reserve(_size+len);
			}

			memcpy(_str + _size, str, len+1);
			_size += len;
		}

        string& operator+=(char ch)
		{
			push_back(ch);
			return *this;
		}

		string& operator+=(const char* str)
		{
			append(str);
			return *this;
		}

        	void insert(size_t pos, size_t n, char ch)
		{
			assert(pos <= _size);

			if (_size +n > _capacity)
			{
				// 至少扩容到_size + len
				reserve(_size + n);
			}

			// 添加注释最好
			size_t end = _size;
			while (end >= pos && end != npos)
			{
				_str[end + n] = _str[end];
				--end;
			}

			for (size_t i = 0; i < n; i++)
			{
				_str[pos + i] = ch;
			}

			_size += n;
		}

        	void insert(size_t pos, const char* str)
		{
			assert(pos <= _size);

			size_t len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				// 至少扩容到_size + len
				reserve(_size + len);
			}

			// 添加注释最好
			size_t end = _size;
			while (end >= pos && end != npos)
			{
				_str[end + len] = _str[end];
				--end;
			}

			for (size_t i = 0; i < len; i++)
			{
				_str[pos + i] = str[i];
			}

			_size += len;
		}

        string& erase(size_t pos, size_t len = npos)
		{
			assert(pos <= _size);

			if (len == npos || pos + len >= _size)
			{
				_str[pos] = '\0';
				_size = pos;

				_str[_size] = '\0';
			}
			else
			{
				size_t end = pos + len;
				while (end <= _size)
				{
					_str[pos++] = _str[end++];
				}
				_size -= len;
			}

            return *this;
		}

        size_t find(char ch, size_t pos = 0)
		{
			assert(pos < _size);

			for (size_t i = pos; i < _size; i++)
			{
				if (_str[i] == ch)
				{
					return i;
				}
			}

			return npos;
		}

		size_t find(const char* str , size_t pos = 0)
		{
			assert(pos < _size);

			const char* ptr = strstr(_str + pos, str);
			if (ptr)
			{
				return ptr - _str;
			}
			else
			{
				return npos;
			}
		}

        string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos)
		{
			assert(pos < _size);

			size_t n = len;
			if (len == npos || pos + len > _size)
			{
				n = _size - pos;
			}

			string tmp;
			tmp.reserve(n);
			for (size_t i = pos; i < pos + n; i++)
			{
				tmp += _str[i];
			}

			return tmp;
		}

		void clear()
		{
			_str[0] = '\0';
			_size = 0;
		}

		bool operator<(const string& s) const
		{
			
			int ret = memcmp(_str, s._str, _size < s._size ? _size : s._size);
			
			return ret == 0 ? _size < s._size : ret < 0;
		}

		bool operator==(const string& s) const
		{
			return _size == s._size 
				&& memcmp(_str, s._str, _size) == 0;
		}

		bool operator<=(const string& s) const
		{
			return *this < s || *this == s;
		}

		bool operator>(const string& s) const
		{
			return !(*this <= s);
		}

		bool operator>=(const string& s) const
		{
			return !(*this < s);
		}

		bool operator!=(const string& s) const
		{
			return !(*this == s);
		}

    private :
        char*  _str;
        size_t _size;
        size_t _capacity;

    public:
		const static size_t npos;

};
    
	const size_t string::npos = -1;

	ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
	{

		for (auto ch : s)
		{
			out << ch;
		}

		return out;
	}

	istream& operator>>(istream& in, string& s)
	{
		s.clear();

		char ch = in.get();
		while (ch == ' ' || ch == '\n')
		{
			ch = in.get();
		}

		char buff[128];
		int i = 0;

		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			buff[i++] = ch;
			if (i == 127)
			{
				buff[i] = '\0';
				s += buff;
				i = 0;
			}

			ch = in.get();
		}

		if (i != 0)
		{
			buff[i] = '\0';
			s += buff;
		}

		return in;
	}
}

6.2 test.cpp

#include "Mystring.h"

void test_string1()
{
    w ::string s1("hello world");
    cout << s1.c_str() << endl;

    for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
    {
        cout << s1[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    w ::string::iterator it = s1.begin();
    while (it != s1.end())
    {
        cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    cout <<endl;
    
    for (auto ch : s1)
    {
        cout << ch <<" ";
    }
    cout <<endl;
}

void test_string2()
{

	w::string s1("hello world");
	cout << s1.c_str() << endl;

	s1.push_back(' ');
	s1.push_back('#');
	s1.append("hello");
	cout << s1.c_str() << endl;

    w::string s2("hello world");
	cout << s2.c_str() << endl;

	s2 += ' ';
	s2 += '#';
	s2 += "hello code";
	cout << s2.c_str() << endl;

}

void test_string3()
{
	w::string s1("helloworld");
	cout << s1.c_str() << endl;

	s1.insert(5, 3, '#');
	cout << s1.c_str() << endl;

	s1.insert(0, 3, '#');
	cout << s1.c_str() << endl;

    w::string s2("helloworld");
	s2.insert(5, "%%%%%");
	cout << s2.c_str() << endl;
	
}

void test_string4()
{
	w::string s1("helloworld");
	cout << s1.c_str() << endl;

	s1.erase(5, 3);
	cout << s1.c_str() << endl;

	s1.erase(5, 30);
	cout << s1.c_str() << endl;

	s1.erase(2);
	cout << s1.c_str() << endl;
}

void test_string5()
{
	w::string s1("helloworld");
	cout << s1.find('w',2) << endl;

	
}

void test_string6()
{
	w::string s1("hello world");
	w::string s2(s1);

	cout << s1.c_str() << endl;
	cout << s2.c_str() << endl;

}

void test_string7()
{
	w::string s("hello world");
	s.resize(8);
	cout << s.c_str() << endl;
	cout << s << endl;

	s.resize(13, 'x');
	cout << s.c_str() << endl;
	cout << s << endl;

	s.resize(20, 'y');
	cout << s.c_str() << endl;
	cout << s << endl;
	
}

void test_string8()
{
	w::string s("hello world");
	cin >> s;
	cout << s << endl;
}

void test_string9()
{
	//string s1("bb");
	//string s2("aaa");
	//cout << (s1 < s2) << endl;

	w::string s1("hello");
	s1 += '\0';
	s1 += "1";
	w::string s2("hello");
	s2 += '\0';
	s2 += "2";
	cout << (s1 < s2) << endl;

}


void test_string10()
{
	w::string s1("hello");
	w::string s2(s1);

	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;

	w::string s3("xxxxxxxxxxxxx");
	s1 = s3;

	cout << s1 << endl;
	cout << s3 << endl;
}


int main()
{
    test_string10();
    return 0;
}