C++ string类的模拟实现

Posted 2022-12-08 林慢慢脑瓜子嗡嗡的

文章目录

• string类的结构定义
• 1.string类迭代器的实现
• 2.string类的构造、析构、拷贝构造、赋值运算符重载
• • 2.1 string类的构造函数
  • 2.2 string类的析构函数
  • 2.3 string类的拷贝构造函数
  • 2.4 string类的赋值运算符重载
• 3.管理字符串的数组，可以增删查改
• • 3.1 reverse( ) 接口实现
  • 3.2 resize( ) 接口实现
  • 3.3 push_back( ) 接口实现
  • 3.4 append( ) 接口实现
  • 3.5 insert( ) 接口实现
  • 3.6 erase( ) 接口实现
  • 3.7 find( ) 接口实现
  • 3.8 clear( ) 接口实现
  • 3.9 getline( ) 接口实现
  • 3.10 size( ) 接口实现
  • 3.11 c_str( ) 接口实现
• 4.[]、+=、<、<=、==、>、>=、！=、<<、>>运算符重载。
• • 4.1 [] 运算符重载
  • 4.2 == 运算符重载
  • 4.3 += 运算符重载
  • 4.4 < 运算符重载
  • 4.4 <= 运算符重载
  • 4.5 > 运算符重载
  • 4.6 >= 运算符重载
  • 4.7 != 运算符重载
  • 4.8 << 运算符重载
  • 4.9 >> 运算符重载
• 5.代码仓库

前言：模拟实现string类之前先思考下需要实现哪些接口功能呢？

1.string类的迭代器。

2.string类的构造函数、析构函数、拷贝构造函数、赋值运算符重载。

3.管理字符串的数组，可以增删查改，具体包括reverse、resize、push_back、append、insert、erase、find、clear、getline接口的实现。

4.[]、+=、<、<=、==、>、>=、！=、<<、>>运算符重载。

提示：重点是string类的四个默认成员函数以及增删查改的实现。

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string类的结构定义

class string

public:

private:
	char* _str;

	size_t _size;
	size_t _capacity;

	static const size_t npos;
;

补充下npos是什么，简单理解就是无符号整型中的-1

1.string类迭代器的实现

这里string类的迭代器完全可以简单理解成指针实现、包括vector也是类似，但是到了后边的容器会有所不同。

这里只需要注意一下end( )代表什么：

class string

public:
    typedef char* iterator;
		typedef const char* const_iterator;

		iterator begin()
		
			return _str;
		

		const_iterator begin() const
		
			return _str;
		

		iterator end()
		
			return _str + _size;
		

		const_iterator end() const
		
			return _str + _size;
		
        
;

---

2.string类的构造、析构、拷贝构造、赋值运算符重载

2.1 string类的构造函数

string(const char* str = "")

	_size = strlen(str);
	_capacity = _size;
	_str = new char[_capacity + 1];//给_str一个strlen(s)+1长度的空间

	strcpy(_str, str);//拷贝

2.2 string类的析构函数

~string()

	delete[] _str;
	_str = nullptr;
	_size = 0;
	_capacity = 0;

2.3 string类的拷贝构造函数

传统和现代两种写法

// s1.swap(s2);
void swap(string& s)

    //交换_s和tmp._s,就相当于给this->_s开辟了一块空间,当拷贝函数结束,tmp就会被自动释放
	::swap(_str, s._str);
	::swap(_size, s._size);
	::swap(_capacity, s._capacity);


//传统写法
//s2(s1)
string(const string& s)
	:_str(new char[strlen(s._str)+1])

	strcpy(_str, s._str);



// s2(s1)  现代写法
string(const string& s)
	:_str(nullptr)//必须置空,因为_str开始是个随机数,交换给tmp._str后,释放会引起问题
	, _size(0)
	, _capacity(0)

	string tmp(s._str);//直接利用构造函数,给tmp对象开辟了一块空间

	//this->swap(tmp);
	swap(tmp);

2.4 string类的赋值运算符重载

传统和现代两种写法

// s1 = s3 传统写法
string& operator=(const string& s)

	if (this != &s) // s1 = s1
	
		delete[] _str;
		_str = new char[strlen(s._str) + 1];
		strcpy(_str, s._str);
	

	return *this;


// s1 = s3 现代写法
string& operator=(string s)

	swap(s);//这个swap是咱们自己写的哦

	return *this;

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3.管理字符串的数组，可以增删查改

具体包括reverse( )、resize( )、push_back( )、append( )、insert( )、erase( )、find( )、clear( )、getline( )、size( )、c_str( )接口的实现。

3.1 reverse( ) 接口实现

// 开空间，扩展capacity
void reserve(size_t n)

	if (n > _capacity)
	
		char* tmp = new char[n + 1];//注意哦~,这里必须要多开一个空间存储\\0
		strncpy(tmp, _str, _size + 1);//多开的那个空间存储位置
		delete[] _str;

		_str = tmp;
		_capacity = n;
	

3.2 resize( ) 接口实现

resize( ) 分为三种情况

• 当n小于size,则size等于n.
• 当n>size但是小于capacity时,size仍等于n,但是这个时候即使你传入另一个参数ch,也没有用
• 当n大于size时候,会增容,然后多出的空间会用ch初始化,ch如果不传,就是\\0,最后size等于n,

// 开空间+初始化，扩展capacity 并且初始化空间。size也要动
void resize(size_t n, char val = '\\0')

	if (n < _size)
	
		_size = n;
		_str[_size] = '\\0';
	
	else
	
		if (n > _capacity)
		
			reserve(n);
		

		for (size_t i = _size; i < n; ++i)
		
			_str[i] = val;
		
		_str[n] = '\\0';
		_size = n;
	

3.3 push_back( ) 接口实现

push_back( ) 针对的是字符

void push_back(char ch)

	if (_size == _capacity)
	
        //这一步是为了防止_capacity如果为0,开不了空间
		reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
	
	_str[_size] = ch;
	_str[_size + 1] = '\\0';//给字符串末尾加\\0
	++_size;

	//insert(_size, ch);  //或者直接调用insert()

3.4 append( ) 接口实现

append( )针对的是字符串

void append(const char* str)

	/*size_t len = _size + strlen(str);
	if (len > _capacity)
	
		reserve(len);
	

	strcpy(_str + _size, str);
	_size = len;*/

	insert(_size, str);

3.5 insert( ) 接口实现

包括字符和字符串的插入，需要写两个版本。

//插入字符
string& insert(size_t pos, char ch)

	assert(pos <= _size);
	if (_size == _capacity)
	
		reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
	
	// 类型强制转换成int，使用size_t的话，就永远走不出循环了（因为无符号整型的-1）
	/*int end = _size;
	while (end >= (int)pos)
	
		_str[end + 1] = _str[end];
		--end;
	*/

	char* end = _str + _size;
	while (end >= _str + pos)
	
		*(end + 1) = *end;
		--end;
	

	_str[pos] = ch;
	_size++;

	return *this;


//在pos位置之前插入字符串
string& insert(size_t pos, const char* str)

	assert(pos <= _size);
	size_t len = strlen(str);
	if (_size + len > _capacity)
	
		reserve(_size + len);
	

	// 挪动数据
	char* end = _str + _size;
	while (end >= _str + pos)
	
		*(end + len) = *end;
		--end;
	

	strncpy(_str + pos, str, len);
	_size += len;

	return *this;

3.6 erase( ) 接口实现

从pos位置开始删除,len个,如果len不写,末尾删除pos后的全部

string& erase(size_t pos, size_t len = npos)

	assert(pos < _size);
	size_t leftLen = _size - pos;
	// 1、剩余的字符长度小于要删的长度  （后面全部删完）
	// 2、剩余的字符长度大于要删的长度
	if (len >= leftLen)
	
		_str[pos] = '\\0';
		_size = pos;
	
	else
	
		strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
		_size -= len;
	

	return *this;

3.7 find( ) 接口实现

包括字符和字符串的查找，需要写两个版本。

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* ret = strstr(_str + pos, str);
	if (ret)
	
		return ret - _str;
	
	else
	
		return npos;
	

3.8 clear( ) 接口实现

void clear()

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

3.9 getline( ) 接口实现

istream& getline(istream& in, string& s)

	s.clear();

	char ch;
	ch = in.get();
	while (ch != '\\n')
	
		s += ch;
		ch = in.get();
	

	return in;

3.10 size( ) 接口实现

size_t size() const

	return _size;

3.11 c_str( ) 接口实现

const char* c_str() const

	return _str;

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4.[]、+=、<、<=、==、>、>=、！=、<<、>>运算符重载。

4.1 [] 运算符重载

在c++中,string的operator[]有两个重载,分别是:

• char& operator[] (size_t pos); //支持读和写
• const char& operator[] (size_t pos) const; //只支持读

// 读
const char& operator[](size_t i) const

	assert(i < _size);

	return _str[i];


// 可读，可写
char& operator[](size_t i)

	assert(i < _size);

	return _str[i];

4.2 == 运算符重载

inline bool operator==(const string& s1, const string& s2)

	return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) == 0;

4.3 += 运算符重载

// s1 += 'x'  针对字符
string& operator+=(char ch)

	push_back(ch);
	return *this;


// s1 += "xxxxx" 针对字符串
string& operator+=(const char* str)

	append(str);
	return *this;

4.4 < 运算符重载

inline bool operator<(const string& s1, const string& s2)

	return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) < 0;

4.4 <= 运算符重载

inline bool operator<=(const string& s1, const string& s2)

	return s1 < s2 || s1 == s2;

4.5 > 运算符重载

inline bool operator>(const string& s1, const string& s2)

	return !(s1 <= s2);

4.6 >= 运算符重载

inline bool operator>=(const string& s1, const string& s2)

	return !(s1 < s2);

4.7 != 运算符重载

inline bool operator!=(const string& s1, const string& s2)

	return !(s1 == s2);

4.8 << 运算符重载

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

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

	return out;

4.9 >> 运算符重载

istream& operator>>(istream& in, string& s)

	s.clear();

	char ch;
	ch = in.get();
	while (ch != ' ' && ch != '\\n')
	
		s += ch;
		ch = in.get();
	

	return in;

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5.代码仓库

源码链接

小结一下：

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