c++-----string类及模拟实现———字符串

news2025/1/20 1:52:28

这一块更多的是字符串、顺序表和类和对象的结合

在c语言的时候我们已经学习了一些字符串相关的知识，本篇博客会用到相关的函数；c语言 字符串+内存函数的介绍

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前言

一、string是什么？

二、sting常用函数

三、string类模拟实现

1、string类基本结构之构造函数、拷贝构造和析构

2.实现c_str结构

3、运算符的重载

4、获取类里面的基本信息函数

5.改变字符串接口

​编辑 

 6、字符串查找和io流的重载

1、字符串查找 find

 2、io流的重载

总结

前言

C语言中，字符串是以'\0'结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数， 但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP的思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可 能还会越界访问。

一、string是什么？

1. string是表示字符串的字符串类

2. 该类的接口与常规容器的接口基本相同，再添加了一些专门用来操作string的常规操作。

3. string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string string;

4. 不能操作多字节或者变长字符的序列。

在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std

二、sting常用函数

这些接口会在模拟实现； 

三、string类模拟实现

我们在之前学习了顺序表，也知道string是处理字符串的函数，那么我们不妨把string类封装为char* 类型的顺序表

我们写类就需要写一个构造函数、拷贝构造和析构函数

1、string类基本结构之构造函数、拷贝构造和析构

因为我们库函数中有string这个类，所以我们可以添加一个类域区分两个类

代码如下（示例）：

namespace Pegasus
{
	class string
	{
		
	public:
		/*string()//构造类及初始化
			:_str(new char[1])
			, _size(0)
			, _capaicty(0)
		{
			
			_str[0] = '\0';
		}*/
		//string(const char* str="\0")//不能为'\0'，因为会转换为0，也不能为nullpre
		string(const char* str = "")//也可以，这样我们第一种开辟空间的构造就可以省略了
			: _size(strlen(str))
		{
			_capacity = _size == 0 ? 3:_size;
			_str = new char[_capacity+1];
			strcpy(_str, str);
		}
		string(const string& str)//拷贝构造
			:_size(str._size)
			,_capacity(str._capacity)

		{
			_str = new char[str._capacity+1];
			strcpy(_str, str._str);  
		}
		~string()//析构函数
		{
 			delete[] _str;//因为我们的空间是new[]出来的，所以delete[]，前后对应
			_str = nullptr;
			_capacity = 0; 
		}

	private:
		
		char* _str;
		size_t _size;
		size_t _capacity;
		static const size_t nops=-1;
	};

 

这里主要是前两篇的内容；c++类和对象————构造函数和析构函数 

2.实现c_str结构

代码如下（示例）：

//库中模拟实现
const char* c_str()
{
	return _str;
}
//应用
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <string>

int main ()
{
  std::string str ("Please split this sentence into tokens");

  char * cstr = new char [str.length()+1];
  std::strcpy (cstr, str.c_str());

  // cstr now contains a c-string copy of str

  char * p = std::strtok (cstr," ");
  while (p!=0)
  {
    std::cout << p << '\n';
    p = std::strtok(NULL," ");
  }

  delete[] cstr;
  return 0;
}

3、运算符的重载

我们学习c语言时，是否想过将字符串不用strcpy拷贝函数来拷贝，而是用+-法来实现呢？

如何使用<  > == 等运算符来比较两个字符串的大小呢？

在学完类和对象我们知道运算符重载；

代码实现

char& operator[](size_t pos) const//重载[]；它的用法我们和数组的用法一样不需要改变
{
	assert(pos < _size);
	return _str[pos];

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

}
string& operator=(const string& s)//两个striing我们只需要将字符串、大小和空间拷贝给新的字符串即可
{
	//assert(s);
	if (this != &s)
	{
		char* tmp = new char[s._capacity];
		strcpy(tmp, s._str);
		delete[]_str;
		_str = tmp;
		_size = s._size;
		_capacity = s._capacity;
	}
	return *this;
}
bool operator>(const string& s)const//比较两个字符串只需要调用调用strcmp比较函数即可
{
	return strcmp(_str,s._str)>0;
}
bool operator==(const string& s)const
{
	return strcmp(_str, s._str) == 0;
}
bool operator!=(const string& s)const
{
	return !(*this==s);
}
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) || (*this == s);
}
string& operator+=(const char* str)
{
	//append(str);
	size_t len = strlen(str);
	if (_size + len > _capacity)
	{
		reserve(_size + len);
	}
	strcpy(_str + _size, str);//拷贝
	//strcat(_str,str) 
	_size += len;
	return *this;
}

4、获取类里面的基本信息函数

 

 

 

 

 begin、end、rbegin、rend是迭代器相当于指针，begin指向首字符，end指向尾字符，rbegin则相反指向尾字符，rend指向首字符

size 、capacity这些接口的返回类型为无符号整型；

begin是首字符的下标，end为尾字符下标，size为字符串的大小，capacity是字符串开辟了多少空间 

代码模拟实现

	size_t size()
	{
		return _size;
	}
	size_t capacity()
	{
		return _capacity;
	}
	void print(const string& s)
	{
		for (size_t i = 0; i < s._size; i++)
		{
			cout << s[i] << " ";

		}
		cout<<endl;
	}
	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;
	}

5.改变字符串接口

 

 

 

 

 

 

 

void push_back(char ch)//在字符串尾部插入字符
{
	if (_size + 1 > _capacity)
	{
		reserve(_capacity * 2);
	}
	_str[_size] = ch;
	++_size;
	_str[_size] = '\0';
}
void reserve(size_t n)//原地开空间
{
//	char* tmp = new char[n + 1];//+1不代表\0
	if (n > _capacity)
	{
		char* tmp = new char[n + 1];
		strcpy(tmp, _str);
		delete[] _str;
		_str = tmp;

		_capacity = n;
	}
}
string& recerse(string str)//逆置字符串
{
	size_t i = str.size();
	size_t j = 0;
	while (j < i)
	{
		char tmp = str[i];
		str[i] = str[j];
		str[j] = tmp;
	}
	return *this;
}
void append(const char* str)//在尾部插入字符串
{
	size_t len = strlen(str);
	if (_size + len > _capacity)
	{
		reserve(_size + len);
	}
	strcpy(_str + _size, str);//拷贝
	//strcat(_str,str) 
	_size += len;
}
string& operator+=(const char ch)//在尾部插入一个字符
{
	push_back(ch);
	return *this; 
}
string& operator+=(const char* str)//在尾部插入字符串
{
	append(str);
	return *this;
}
void resize(size_t n,char ch='\0')//开空间初始化  
{
	if (n <= _size)
	{
		_str[n] = '\0';
		_size = n;
	}
	else
	{
		if (n > _capacity)
		{
			reserve(n);//扩容
		}
		else
		{
			size_t i = _size;
			while (i < n)
			{
				_str[i] = ch;
				i++;
				_size++;
			}
		}
	}

}
void insert(size_t pos, char ch)//在pos的位置插入一个字符
{
	assert(pos < _size);
	if (_size + 1 > _capacity)
	{
		reserve(_capacity*2);
	}
	size_t end = _size + 1;
	while (end > pos)
	{
		_str[end] = _str[end - 1];
		end--;
	}
	_str[pos] = ch;
	_size++;
}
void insert(size_t pos,const char* str)//在pos的位置插入一个字符串
{
	assert(pos <= _size);
	size_t len = strlen(str);
	if (_size + len > _capacity)
	{
		reserve(_capacity * 2);
	}
	size_t end = _size + len;
	while (end - len +1> pos)
	{
		_str[end] = _str[end - len];
		end--;
	}
	strncpy(_str+pos, str, len);
	_size += len;
}
void erase(size_t pos, size_t len = nops)//从pos位置删除len个字符
{
	if (pos + len >= _size || len == nops)
	{
		_str[pos] = '\0';
		_size = pos;
	}
	else
	{
		strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
		_size -= len;
	}
}
void swap(string& s)
{
	std::swap(_str, s._str);
	std::swap(_size, s._size);
	std::swap(_capacity, s._capacity);
}

 6、字符串查找和io流的重载

1、字符串查找 find

	size_t find(char ch)//查找一个字符
	{
		for (size_t i = 0; i < _size; i++)
		{
			if (_str[i] == ch)
			{
				return i;
			}
		}
		return nops;
	}
	size_t find(const char* str, size_t pos = 0)//查找一个子字符串
	{
		assert(pos < _size);
		char* p = strstr(_str, str);
		if (p == nullptr)
		{
			return nops;
		}
		else
		{
			return p - _str;//地址-地址等于字符长度，即为下标
		}

	}

 2、io流的重载

ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
{
	for (auto ch : s)
	{
		out << ch;
	}
	return out;
}
istream& operator>>(istream& in,string& s)
{
	char ch='0';
	in.get() >> ch;
	char buff[128] = { 0 };
	size_t i = 0;
	while (ch!=' '&&ch!='\n')
	{
		buff[i++] = ch;
		if (i == 127)
		{
			buff[127] = '\0';
			s += buff;
			i = 0;
		}
		if (i != 0)
		{
			buff[i] = '\0';
			s += buff;
		}
		in.get() >> ch;
	}
	return in;
}

总结

会用这些接口和理解底层逻辑即可；

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