手撕一个String类

news2024/10/12 3:23:16

习惯写Leetcode而不习惯写工程的在校同学，很大概率在处理细节时会感到陌生

类定义如下:

class String
{
public:
	String();//默认构造函数
	String(const char* str);//构造函数
	String(const String& other);//拷贝构造函数
	String(String&& other);//移动构造函数
	~String();//析构函数
	String& operator= (const String& other);//拷贝赋值函数
	String& operator= (String&& other);//移动赋值函数
private:
	char* m_data;
	int size;
};

主要是对c风格字符串的处理。

具体函数实现如下：

String::String() : m_data(new char[1]), size(0) {
	m_data[0] = '\0';
}

String::String(const char* str)//传递const char*字符串
{
	if (str == nullptr)
	{
		m_data = new char[1];
		*m_data = '\0';
		size = 0;
	}
	else
	{
		size = strlen(str);//strlen不包括标志符号
		m_data = new char[size+1];
		strcpy(m_data, str);
	}
}

String::~String()
{
	delete[] m_data;
}

String::String(const String& other)
{

	size = other.size;
	m_data = new char[size+1];
	strcpy(m_data, other.m_data);
}
//移动构造
String::String( String&& other) noexcept{
//在移动构造和移动复制中明确告诉编译器，不会抛出异常
	m_data = other.m_data;
	size = other.size;
	other.m_data = nullptr;
	other.size = 0;
}
//拷贝赋值
String& String::operator=(const String& other)
{
	if (this == &other)return *this;

	delete[] m_data;

	size = other.size;
	m_data = new char[size + 1];
	strcpy(m_data, other.m_data);
	return *this;
}

String& String::operator=(String && other) noexcept
{
	if (this != &other) {
		delete[] m_data;
		m_data = other.m_data;
		size = other.size;

		other.m_data = nullptr;
		other.size = 0;
	}
	return *this;
}

需要注意的点

1.成员初始化列表:

String::String() : m_data(new char[1]), size(0) {
	m_data[0] = '\0';
}

成员初始化列表的使用允许直接初始化类的成员变量。在默认构造函数中，m_data 和 size 在构造函数体执行之前已经被初始化。这种方式不仅简洁，还可以提高性能，避免不必要的赋值操作。

a.对于成员对象（类的成员变量是其他对象），在构造函数体中赋值会涉及：

先调用成员对象的默认构造函数
再在构造函数体中对其赋值，这样会引发不必要的对象构造与析构操作。

使用成员初始化列表可以直接构造成员对象，避免多余的对象操作，从而提高性能。

b.有些类型不能在构造函数体中使用赋值进行初始化，比如 const 成员变量和引用（&）。它们必须通过初始化列表进行初始化，因为它们的值一旦初始化就不能再改变。

在本例中，m_data 是一个指针，而 new char[1] 会动态分配一块内存。这种初始化可以直接在初始化列表中完成，保证在构造函数体执行之前，指针已经指向一块有效的内存区域。

2.使用动态内存分配:

这里使用new分配内存，而且分配的是字符数组，所以要使用delete[];

3.深拷贝:

拷贝构造函数执行深拷贝，即为新对象分配自己的内存空间，而不是简单地复制指针。这避免了多个对象共享同一块内存的风险，保证了每个对象独立管理自己的内存。

4.移动构造函数：

右值引用：String&& other 表示移动语义中接收的右值引用，可以直接“偷取”资源（指针和大小）而不是进行拷贝。
noexcept 关键字：使用 noexcept 明确表示该函数不会抛出异常，这对性能优化有帮助（特别是在某些容器的优化操作中，如 std::vector 会利用 noexcept 移动构造函数提高效率）。
资源转移：将 other.m_data 的指针转移到当前对象，并将 other.m_data 置为 nullptr，确保其他对象不再拥有这块内存的控制权，避免重复释放。