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🌞专栏导读

🌛定义string类

 🌛构造函数

🌛拷贝构造函数

🌛赋值函数

🌛析构函数 

🌛[]操作符重载 

🌛c_str、size、capacity函数 

🌛比较运算符重载 

 🌛resize与reserve函数

🌛push_back、append函数 

🌛insert函数 

🌛erase函数

🌛find函数

 🌛swap函数

🌛clean函数

 🌛迭代器

🌛>> 与 << 重载

---

🌞专栏导读

🌟作者简介：日出等日落，在读本科生一枚，致力于 C/C++、Linux 学习。

🌟本文收录于 C++系列，本专栏主要内容为 C++ 初阶、C++ 进阶、STL 详解等，持续更新！

🌟相关专栏推荐：C语言系列 、Linux系列 、数据结构与算法

本章我们将模拟实现string类，但不一定非要与库中完全相同。我们将其中重要的、常用的接口进行模拟实现，旨在加深string类的学习与记忆。 

🌛定义string类

为了区别于标准库中的string，这里使用自己的命名空间，在自己的命名空间模拟实现string

string类包含这三个基本成员：

• char* _str 字符数组；
• size_t _size 有效字符大小；
• size_t _capacity 容量；

 此外还需声明一个static成员npos，npos为将来实现的某些成员函数的缺省值，值位-1；

namespace yxb
{
	class string
	{
	public:

    private:
		char* _str;
		size_t _capacity;
		size_t _size;
        
        //类中声明
		static const size_t npos;
	};

        //类外定义
    const size_t string::npos = -1;
}

 🌛构造函数

//构造函数
	string(const char* str = "")  //使用缺省值
		:_size(strlen(str))
	{
		_capacity = _size == 0 ? 3 : _size;  //_capacity初始值不能为0
		_str = new char[_capacity + 1];  //为'\0'预留位置
		strcpy(_str, str);
	}

注意

• _capacity的值不能初始化为0，因为扩容时可能出现0*n=0的情况。

🌛拷贝构造函数

拷贝构造虽然编译器会自动实现，但是自动实现的拷贝构造为浅拷贝，对于string类中，成员变量会申请资源的情况，浅拷贝是行不通的，所以需要我们自己实现。

//拷贝构造s3(s2)
		string(const string& s)
			:_size(s._size)
			,_capacity(s._capacity)
		{
			_str = new char[s._capacity + 1];
			strcpy(_str, s._str);
		}

🌛赋值函数

	//s1 = s3   s1 = s1
		string& operator=(const string& s)
		{
			if (this != &s)
			{
				char* tmp = new char[s._capacity + 1];
				strcpy(tmp,s._str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;
				_size = s._size;
				_capacity = s._capacity;
			}
			return *this;
		}

🌛析构函数 

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

🌛[]操作符重载 

注意应对const对象与非const对象须实现不同的重载函数。

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


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

🌛c_str、size、capacity函数 

• c_str：返回C风格的字符串。
• size：返回_size；
• capacity：返回_capacity；

	const char* c_str()
	{
		return _str;
	}
	
	size_t size() const
	{
		return _size;
	}

	size_t capacity() const
	{
		return _capacity;
	}

🌛比较运算符重载 

	//比较运算符重载
	bool operator>(const string& s) const
	{
		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 && *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);
	}

 🌛resize与reserve函数

• resize：扩容并初始化；
• reserve：只扩容；

//扩容
		void reverse(size_t n)
		{
			if (n > _capacity)
			{
				char* tmp = new char[n + 1];
				strcpy(tmp, _str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;
				_capacity = n;
			}
		}

		//扩容+初始化
		void resize(size_t n, char ch = '\0')
		{
			if (n <= _size)
			{
				//删除数据，保留前n个
				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}
			else
			{
				if (n > _capacity)
				{
					reverse(n);
				}
				size_t i = _size;
				while (i < n)
				{
					_str[i++] = ch;
				}
				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}
		}

🌛push_back、append函数 

• push_back：尾插一个字符；
• append：尾插一个字符串；
• +=：尾插一个字符或字符串；

		void push_back(char ch)
		{
			if (_size + 1 > _capacity)
			{
				reverse(_capacity * 2);
			}
			_str[_size] = ch;
			_size++;
			_str[_size] = '\0';
		}

		void append(const char* str)
		{
			size_t len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reverse(_size + len);
			}
			strcpy(_str + _size, str);
			_size += len;
		}

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

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

🌛insert函数 

• insert：在pos位置插入一个字符或字符串；

	void insert(size_t pos, char ch)
		{
			assert(pos <= _size);
			if (_size + 1 > _capacity)
			{
				reverse(2 * _capacity);
			}
			size_t end = _size + 1;
			while (pos < end)
			{
				_str[end] = _str[end - 1];
				end--;
			}
			_str[pos] = ch;
			_size++;
		}

		void insert(size_t pos, const char* str)
		{
			assert(pos <= _size);
			size_t len = strlen(str);
			
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reverse(_size + len);
			}
			
			//挪动数据
			size_t end = _size + len;
			while ( end > pos +len-1 )
			{
				_str[end] = _str[end-len];
					end--;
			}
			//拷贝插入 
			strncpy(_str + pos, str, len);
			_size += len;
		}

🌛erase函数

• erase：删除pos位置向后的n个字符；

	void erase(size_t pos, size_t len = npos)
		{
			if (len == npos || pos + len >= _size)
			{
				_str[pos] = '\0';
				_size = pos;
			}
			//0123456789
			else
			{
				strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
				_size -= pos;
			}
		}

🌛find函数

• find：从pos位置开始向后查找指定字符或字符串，并返回起始位置的下标。

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

		char* p = strstr(_str, str);
		if (p == nullptr)
		{
			return npos;
		}
		else
		{
			return p - str;
		}
	}

 🌛swap函数

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

🌛clean函数

• clean：清理数据；

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

 🌛迭代器

	//迭代器
	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;
	}

🌛>> 与 << 重载

注意这两个函数须定义在类外。

    ostream& operator<<(ostream& out, const string& str)
	{
		for (auto ch : str)
		{
			out << ch;
		}
		
		return out;
	}

	istream& operator>>(istream& in, string& str)
	{
		str.clean();

		char ch = in.get();
		char buff[128]; //避免因频繁扩容导致效率过低
		size_t i = 0;
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			buff[i++] = ch;
			if (i == 127)
			{
				buff[127] = '\0';
				str += buff;
				i = 0;
			}
			ch = in.get();
		}

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

		return in;
	}

🌛完整代码

#pragma once
#include<assert.h>

namespace yxb
{
	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()
			:_str(new char[1])
			, _size(0)
			,_capacity(0)
		{
			_str[0] = '\0';
		}*/

		string(const char* str = "")
			:_size(strlen(str))
		{
			_capacity = _size == 0 ? 3 : _size;
			_str = new char[_capacity + 1];
			strcpy(_str, str);
		}

		//拷贝构造s3(s2)
		string(const string& s)
			:_size(s._size)
			,_capacity(s._capacity)
		{
			_str = new char[s._capacity + 1];
			strcpy(_str, s._str);
		}

		//s1 = s3   s1 = s1
		string& operator=(const string& s)
		{
			if (this != &s)
			{
				char* tmp = new char[s._capacity + 1];
				strcpy(tmp,s._str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;
				_size = s._size;
				_capacity = s._capacity;
			}
			return *this;
		}

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

		const char* c_str()
		{
			return _str;
		}

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

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

		size_t size()const
		{
			return _size;
		}

		size_t capacity()const
		{
			return _capacity;
		}

		bool operator>(const string& s)const
		{
			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 || *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);
		}
		
		//扩容
		void reverse(size_t n)
		{
			if (n > _capacity)
			{
				char* tmp = new char[n + 1];
				strcpy(tmp, _str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;
				_capacity = n;
			}
		}

		//扩容+初始化
		void resize(size_t n, char ch = '\0')
		{
			if (n <= _size)
			{
				//删除数据，保留前n个
				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}
			else
			{
				if (n > _capacity)
				{
					reverse(n);
				}
				size_t i = _size;
				while (i < n)
				{
					_str[i++] = ch;
				}
				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}
		}

		void push_back(char ch)
		{
			if (_size + 1 > _capacity)
			{
				reverse(_capacity * 2);
			}
			_str[_size] = ch;
			_size++;
			_str[_size] = '\0';
		}

		void append(const char* str)
		{
			size_t len = strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reverse(_size + len);
			}
			strcpy(_str + _size, str);
			_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, char ch)
		{
			assert(pos <= _size);
			if (_size + 1 > _capacity)
			{
				reverse(2 * _capacity);
			}
			size_t end = _size + 1;
			while (pos < end)
			{
				_str[end] = _str[end - 1];
				end--;
			}
			_str[pos] = ch;
			_size++;
		}

		void insert(size_t pos, const char* str)
		{
			assert(pos <= _size);
			size_t len = strlen(str);
			
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reverse(_size + len);
			}
			
			//挪动数据
			size_t end = _size + len;
			while ( end > pos +len-1 )
			{
				_str[end] = _str[end-len];
					end--;
			}
			//拷贝插入 
			strncpy(_str + pos, str, len);
			_size += len;
		}

		void erase(size_t pos, size_t len = npos)
		{
			if (len == npos || pos + len >= _size)
			{
				_str[pos] = '\0';
				_size = pos;
			}
			//0123456789
			else
			{
				strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
				_size -= pos;
			}
		}
		size_t find(char ch, size_t pos = npos)
		{
			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 = npos)
		{
			assert(pos < _size);

			char* p = strstr(_str, str);
			if (p == nullptr)
			{
				return npos;
			}
			else
			{
				return p - str;
			}
		}

		void swap(string& s)
		{
			std::swap(_str, s._str);
			std::swap(_size, s._size);
			std::swap(_capacity, s._capacity);
		}
		void clean()
		{
			_str[0] = '\0';
			_size = 0;
		}


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

		static const size_t npos;
	};

	const size_t string::npos = -1;

	ostream& operator<<(ostream& out, const string& str)
	{
		for (auto ch : str)
		{
			out << ch;
		}

		return out;
	}

	istream& operator>>(istream& in, string& str)
	{
		str.clean();

		char ch = in.get();
		char buff[128]; //避免因频繁扩容导致效率过低
		size_t i = 0;
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			buff[i++] = ch;
			if (i == 127)
			{
				buff[127] = '\0';
				str += buff;
				i = 0;
			}
			ch = in.get();
		}

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

		return in;
	}

	void test_string1()
	{	
		string s1;
		string s2("hello world");
		cout << s1.c_str() << endl;
		cout << s2.c_str() << endl;
		s2[0]++;
		cout << s2.c_str() << endl;

	}
	void test_string2()
	{
		string s1;
		string s2("hello world");
		cout << s1.c_str() << endl;
		cout << s2.c_str() << endl;
		s1 = s2;
		cout << s1.c_str() << endl;
		cout << s2.c_str() << endl;
	}
	void test_string3()
	{
		string s1;
		string s2("hello world");
		cout << s1.c_str() << endl;
		cout << s2.c_str() << endl;
		
		string::iterator it = s2.begin();
		while (it != s2.end())
		{
			cout << *it << endl;
			++it;
		}
	}
	void test_string4()
	{
		string s1;
		string s2("hello world");
		string s3("hello");

		cout << s1.c_str() << endl;
		cout << s2.c_str() << endl;
		cout << (s3 >= s2) << endl;
	}
	void test_string5()
	{
		string s1;
		string s2("hello world");
		s2.append("yyyyyy");
		cout << s2.c_str() << endl;
	}
	void test_string6()
	{
		string s1("hhh ");
		cout << s1.c_str() << endl;
		s1.resize(10, 'x');
		cout << s1.c_str() << endl;
		s1.resize(100, 'y');
		cout << s1.c_str() << endl;
	}
	void test_string7()
	{
		string s1("123456789");
		cout << s1.c_str() << endl;

		s1.insert(2, "wwww");
		cout << s1.c_str() << endl;

		s1.insert(0, "ss");
		cout << s1.c_str() << endl;

	}
	void test_string8()
	{
		string s1("123456789");
		cout << s1.c_str() << endl;

		s1.erase(4, 2);
		cout << s1.c_str() << endl;

	}

	void test_string9()
	{
		string s1;
		cin >> s1;
		cout << s1 << endl;
	}
}