Ciallo～(∠・ω< )⌒☆ ~ 今天，我将继续和大家一起学习C++基础篇第五章下篇----string类的模拟实现 ~
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C++基础篇专栏：★ C++基础篇 ★_椎名澄嵐的博客-CSDN博客
目录
一 基础结构
二 迭代器
三 各种接口
3.1 功能接口
3.2 插入相关接口
3.3 删除相关接口
3.4 查找相关接口
3.5 拷贝构造（深拷贝）& 赋值
3.6 其他接口
一 基础结构
首先，浅写一个基本的string类，但会有几个问题~
// string.h
namespace zmcl
{
class string
{
public:
string() // 无参构造
:_str(nullptr) // 问题2
,_size(0)
,_capacity(0)
{}
string(const char* str) // 带参构造
{
_size = strlen(str);
_capacity = _size; // _capacity不包含'/0'
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
const char* c_str() // 获取字符串
{
return _str;
}
~string() // 析构
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
void test_string1() // 问题1
{
string s1;
string("hello zmcl");
}
}// string.cpp
#include"string.h"
//.....
//test.cpp
#include"string.h"
int main()
{
zmcl::test_string1();
return 0;
}问题1：以上程序在运行时会报一个链接错误：
因为头文件会在两个.cpp文件中分别展开，类中的函数会因为内联，不会放入符号表中，不会报错。但类外的全局函数test_string1，会在两个cpp文件中各有一份，导致重定义。
两个解决方法：
- 改为static void test_string1()
- 声明定义分离
问题2：
void test_string1()
{
string s1;
string s2("hello zmcl");
cout << s1.c_str() << endl;
cout << s2.c_str() << endl;
}此时程序会报错，因为类中的无参构造用了初始化列表，_str为空指针，并没有自带 '\0' ，而在获取字符串的时候，遇到' \0' 才会返回，所以，无参构造应该为：
string()
:_str(new char[1] {'\0'})
, _size(0)
, _capacity(0)
{}那~可不可以把有参和无参构造合并一下呢~
string(const char* str = "") // 给空会自带 \0
{
_size = strlen(str);
_capacity = _size; // _capacity不包含'/0'
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str); // 先拷贝后判断，\0也会拷贝
}最后的基本结构为~~
namespace zmcl
{
class string
{
public:
string(const char* str = "") // 给空会自带 \0
{
_size = strlen(str);
_capacity = _size; // _capacity不包含'/0'
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str); // 先拷贝后判断，\0也会拷贝
}
const char* c_str()
{
return _str;
}
size_t size() const
{
return _size;
}
size_t capacity() const
{
return _capacity;
}
char& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
const char& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
}二 迭代器
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;
}
//...
}有了迭代器，就可以使用迭代器遍历和范围for遍历了~
三 各种接口
3.1 功能接口
- reserve
void string::reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n + 1]; //开新数组
strcpy(tmp, _str); // 拷贝原数组
delete[] _str; // 删除原数组
_str = tmp; // 指向新数组
_capacity = n;
}
}3.2 插入相关接口
- push_back 尾插字符
void string::push_back(char ch)
{
if (_size == _capacity) // 扩容
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
_str[_size] = ch;
++_size;
_str[_size] = '\0'; // 兼容C
}空扩4，非空扩2倍~
最后位置要加 \0 ，不然会出现乱码~
- append 尾插字符串
void string::append(const char* str)
{
size_t len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
{
// 大于2倍开多少给多少 不够2倍按2倍开
reserve(_size + len > 2 * _capacity ? _size + len : 2 * _capacity);
}
strcpy(_str + _size, str);
_size += len;
}- operator+= 尾插
string& string::operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
string& string::operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}测试一下~
- insert 指定位置插字符
void string::insert(size_t pos, char ch)
{
assert(pos <= _size);
if (_size == _capacity) // 扩容
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
// 挪数据
size_t end = _size;
while (end >= pos)// pos~end位置的值往后移一格
{
_str[end + 1] = _str[end];
--end;
}
_str[pos] = ch;
}上程序在头插时会出大问题，end作为一个无符号整数，和另一个无符号整数pos比较时，end 不会减到负数，就算end改为int类型，比较时也会隐式类型转换，变为无符号整数。
两个解决方法：
- 比较时强转
while (end >= (int)pos)- 使end指向\0后一个位置
void string::insert(size_t pos, char ch)
{
assert(pos <= _size);
if (_size == _capacity) // 扩容
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
// 挪数据
size_t end = _size + 1; // 使end指向\0后一个位置
while (end > pos) // pos~end-1 位置的值往后移一格
{
_str[end] = _str[end - 1];
--end;
}
_str[pos] = ch;
}- insert 指定位置插字符串
void string::insert(size_t pos, const char* str)
{
assert(pos <= _size);
size_t len = strlen(str);
if (len == 0) // 0直接返回
return;
// 扩容
if (_size + len > _capacity)
{
// 大于2倍开多少给多少 不够2倍按2倍开
reserve(_size + len > 2 * _capacity ? _size + len : 2 * _capacity);
}
// 挪数据
size_t end = _size + len;
while (end > pos + len - 1)
{
_str[end] = _str[end - len];
--end;
}
// 填数据
for (size_t i = 0; i < len; i++)
{
_str[pos + i] = str[i];
}
_size += len;
}
3.3 删除相关接口
- erase 删除一段
// string.h
// 声明时给默认
void erase(size_t pos, size_t len = npos);
static const size_t npos;
// string.cpp
const size_t string::npos = -1;
// 定义时给不给默认
void string::erase(size_t pos, size_t len)
{
if (len > _size - pos)// pos后全删
{
_str[pos] = '\0';
_size = pos;
}
else // 删了中间一段
{
for (size_t i = pos + len; i < _size; i++) // 往前调
{
_str[i - len] = _str[i];
}
_size -= len;
_str[_size] = '\0';
}
}3.4 查找相关接口
- find 查找字符或字符串
// string.h 声明
size_t find(char ch, size_t pos = 0);
size_t find(const char* str, size_t pos = 0);
// string.cpp 定义
size_t string::find(char ch, size_t pos)
{
for (size_t i = 0; i < _size; i++)
{
if (_str[i] == ch)
return i;
}
return npos;
}
size_t string::find(const char* str, size_t pos)
{
assert(pos < _size);
const char* ptr = strstr(_str + pos, str);
if (str == nullptr)
return npos;
else
return ptr - _str;
}- substr 查找子串
// string.h 声明
string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos);
// string.cpp 定义
string string::substr(size_t pos, size_t len)
{
assert(pos < _size);
if (len > _size - pos) // 取到结尾的情况
{
len = _size - pos; // len大于剩余字符长度，更新len
}
string sub;
sub.reserve(len);
for (size_t i = 0; i < len; i++)
{
sub += _str[pos + i];
}
return sub;
}我们小测一下这三个查找接口~
void test_string()
{
string s("zmcl.cpp.zip");
size_t pos = s.find(".");
string suffix = s.substr(pos);
cout << suffix.c_str() << endl;
}报错了了了！！！>_<
此时因为没有手写拷贝构造，编译器使用了浅拷贝，sub出函数会销毁，release版本下进行了优化suffix直接充当了sub，故不会报错~
但是程序还需要改进~（加拷贝构造~）
3.5 拷贝构造（深拷贝）& 赋值
以下程序使用了浅拷贝在debug 和 release版本下都会崩~
void test_string()
{
string s("zmcl.cpp.zip");
string copy(s);
cout << copy.c_str() << endl;
}
- 手写深拷贝~
// s2(s1) s2-this s1-s
string(const string& s)
{
_str = new char[s._capacity + 1];
strcpy(_str, s._str);
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
加完以后就不会报错辣~
当然还有更简单的写法！直接创一个新的，再交换给this~
void swap(string& s)
{
std::swap(_str, s._str);
std::swap(_size, s._size);
std::swap(_capacity, s._capacity);
}
// s2(s1) s2-this s1-s
string(const string& s)
{
string tmp(s._str);
swap(tmp);
}此时s为空会出现随机值，需要在类里给初始值~
private:
char* _str = nullptr;
size_t _size = 0;
size_t _capacity = 0;- 赋值
不手动写赋值也会出问题，甚至会发生内存泄漏~
// s2 = s1 s2-this s1-s
string& operator=(const string& s)
{
if (this != &s) // 防止自己给自己赋值，直接返回~
{
delete[] _str; // 预防浪费空间，直接删除原空间
_str = new char[s._capacity + 1]; // 开辟新空间
strcpy(_str, s._str);
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
return *this;
}赋值也可以使用现代写法~让tmp当黑奴()
// s2 = s1 s2-this s1-s
string& operator=(const string& s)
{
if (this != &s)
{
string tmp(s);
swap(tmp);
}
return *this;
}甚至还能再简化~
string& operator=(string tmp)
{
swap(tmp);
return *this;
}3.6 其他接口
- operator 比较
operator 系列写两个，其他复用~
bool operator<(const string& s1, const string& s2)
{
return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) > 0;
}
bool operator>(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 <= s2);
}
bool operator<=(const string& s1, const string& s2)
{
return s1 < s2 || s1 == s2;
}
bool operator>=(const string& s1, const string& s2)
{
return s1 > s2 || s1 == s2;
}
bool operator==(const string& s1, const string& s2)
{
return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) == 0;
}
bool operator!=(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 == s2);
}- io流
ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
{
for (auto ch : s)
{
out << ch;
}
return out;
}
istream& operator>>(istream& in, string& s)
{
s.clear();// 防止s中本来有数据
// 防止扩容过度
const int N = 256;
// buff是临时数组，不会永久存在，并且栈中开空间很快
char buff[N];
int i = 0;
char ch;
in >> ch;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
// 先传到buff数组，满了则+=到s并重置i
buff[i++] = ch;
if (i == 255)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
i = 0;
}
// in >> ch; 这样写遇到空格不会停止
ch = in.get();
}
// 若buff中还有内容
if (i > 0)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
}
return in;
}
~完~
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