实现STL(SGI)的string（深拷贝）

Posted 2022-08-16 -YIN

实现string

• 解决浅拷贝问题
• • 什么是浅拷贝
  • 深拷贝
• 实现string

解决浅拷贝问题

如题：

 

什么是浅拷贝

浅拷贝：也称位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源，最后就会导致多个对象共享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时其余对象不知道该资源已经被释放，以为还有效，所以 当继续对资源进项操作时，就会发生发生了错误。要解决浅拷贝问题，通过深拷贝来解决。

浅拷贝 深拷贝

 

而在进行析构释放堆上new出来的资源时候就会出现重复释放的错误，如下图所示，当s1 destory，_s申请的空间被释放，但是！！因为s1和s2中是同一个资源，当s2释放时改空间已经是一块被释放的空间，再进行释放就会造成非法访问。

浅拷贝问题：

1. 可能会造成内存泄漏
2. 资源重复释放会使程序运行崩溃

所以当类中涉及动态内存管理时，一定要预防浅拷贝发生，使用深拷贝

深拷贝

实现代码：

class String

　　public:
　　    String(const char *str = NULL); // 通用构造函数
　　    String(const String &another); // 拷贝构造函数
　　    ~ String(); // 析构函数
　　    String & operater =(const String &rhs); // 赋值函数
　　private:
　　    char *m_data; // 用于保存字符串
;

有几种深拷贝的方法如下:

1. 深拷贝 1.0

// 通用构造函数
String::String(const char *str = NULL)
	m_data = new char[strlen(str) + 1];
	strcpy(m_data, str);

// 深拷贝 1.0
String::String(const String &another)
	m_data = new char[strlen(another) + 1];  //+1加上字符串结尾的'/0'
	strcpy(m_data, str);

// 析构函数
String::~String()
	if (m_data != nullptr)
		delete[] m_data;

// 赋值运算符重载函数
String::String& operator=(const String& rhs)
	if (this != &rhs)   //不是给自己赋值
		// 申请新空间
		char* temp = new char[strlen(rhs.m_data) + 1];
		// 拷贝元素
		strcpy(temp, rhs.m_data);
		// 释放旧空间
		delete[] m_data;
			// 使用新空间
		m_data = temp;
	
	return *this;

2. 深拷贝 2.0

// 深拷贝 2.0
String::String(const String &another)
	if(this != &another)
		String temp(another.m_data);
		swap(m_data, temp.m_data);
	


// 赋值运算符重载函数
String::String& operator=(const String& rhs)
	if(this != &another)
		String temp(another.m_data);
		swap(m_data, temp.m_data);
	
	return *this;

2.0 简化版

// 深拷贝 2.1
String::String(const String &another)
	String temp(another.m_data);
	swap(m_data, temp.m_data);


// 赋值运算符重载函数
String::String& operator=(const String& rhs)
	swap(m_data,rhs.m_data); // 传参时拷贝构造临时对象
	return *this;

或通过写时拷贝解决

写时拷贝就是一种拖延症，是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。
引用计数：用来记录资源使用者的个数。在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该资源，就给计数增加1，当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象时资源的最后一个使用者，将该资源释放；否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源

（智能指针思想）

实现string

https://cplusplus.com/reference/string

源代码

#ifndef _STRING_H_
#define _STRING_H_

#include "stdhead.h"



namespace my_stl
	class string
	public:
		// 迭代器（原生指针）
		typedef char* iterator;
		typedef char* reverse_iterator;

		/*  Member functions  */
		// 构造函数
		string(const char* str = "")
			if (str == NULL) assert(false);
			_size = strlen(str);
			_str = new char[_size + 1];  //+1加上字符串结尾的'/0'
			strcpy(_str, str);
			_capacity = _size;
		
		string(size_t n, char ch)
			_str = new char[n + 1];
			_str[n] = '\\0';
			_size = _capacity = n;
		
		// 拷贝构造
		string(const string& s) :_str(NULL)
			string temp(s._str);
			this->swap(temp);
		
		// 赋值运算符重载
		string& operator=(string s)
			swap(s); // 传参时拷贝构造临时对象
			return *this;
		

		~string()
			if (_str != NULL)
				delete[] _str;
				_str = NULL;
				_size = 0;
				_capacity = 0;
			
		

		/* Iterators: */
		iterator begin() return _str; 
        iterator end() return _str + _size; 

		reverse_iterator rbegin()	return end(); 
		reverse_iterator rend() return begin();  

		/* Capacity: */
		size_t size()const return _size;	
        size_t length()const return _size; 
    	size_t capacity()const return _capacity; 
		bool empty()const return _size == 0; 
        void clear()
			_str[0] = '\\0';
			_size = 0;
			return;
		

		void resize(size_t newsize, char ch)
			size_t oldsize = _size;
			if (oldsize > newsize) _str[newsize] = '\\0';
			else
				if (newsize > _capacity)
					// 扩容
					reserve(2 * _capacity);  // 以2倍方式进行扩容
					append(newsize - oldsize, ch);
				
				_size = newsize;
			
		
		void resize(size_t  newsize)
			resize(newsize, char());
		

		void reserve(size_t newcapacity)
			size_t oldcapacity = _capacity;
			if (oldcapacity < newcapacity)
				char* temp = new char[newcapacity + 1];
				strcpy(temp, _str);
				delete[] _str;
				_str = temp;
				_capacity = newcapacity;
			
		

		/* Element access: */
		char& operator[](size_t index)
			assert(index < _size);
			return _str[index];
		
		const char& operator[](size_t index)const
			assert(index < _size);
			return _str[index];
		

		char& back() return _str[_size - 1]; 
		const char& back() const return _str[_size - 1]; 
		char& front() return _str[0]; 
		const char& front() const return _str[0]; 

		/* Modifiers: */
		string& operator+=(char ch)
			push_back(ch);
			return *this;
		
		string& operator+=(const char* str)
			append(str);
			return *this;
		
		string& operator+=(const string& s)
			append(s.c_str());
			return *this;
		

		string& append(size_t n, char ch)
			if (n + _size > _capacity)
				reserve(n + _size);
			memset(_str + _size, ch, n);
			_size += n;
			_str[_size] = '\\0';
			return *this;
		
		string& append(const char* str)
			size_t size = strlen(str);
			if (size + _size > _capacity)
				reserve(size + _size);
			strcat(_str, str);
			_size += size;
			return *this;
		
		void push_back(char ch) append(1, ch); 
		string& insert(size_t pos, const string& s)
			if (_size + s._size > _capacity)
				reserve(_size + s._size);
			
			// 搬移元素
			for (int i = _size; i >= (int)pos; --i)
				_str[i+s._size] = _str[i];
			
			strncpy(_str + pos, s._str, s._size);
			_size += s._size;
			return *this;
		

		string& erase(size_t pos = 0, size_t n = npos)
			if (pos == npos || pos + n >= _size)
				_str[pos] = '\\0';
				_size = pos;
			
			else
				_str[pos] = '\\0';
				strcat(_str + pos, _str + pos + n);
			
		

		/* String operations: */
		const char* c_str()const
			return _str;
		

		size_t find(char ch, size_t pos = 0)
			for (size_t i = 0; i < _size; ++i)
				if (ch == _str[i]) return i;
			
			return npos;
		

		size_t rfind(char ch, size_t pos = npos)
			if (pos == npos) pos = _size - 1;
			for (size_t i = pos; i >= 0; --i)
				if (ch == _str[i]) return i;
			
			return npos;
		
		string substr(size_t pos = 0, size_t n = npos)
			if (n == npos) n = _size - pos;
			char* temp = new char[n + 1];
			strncpy(temp, _str + pos, n);
			temp[n] = '\\0';
			return temp;
		
		int compare(const string& s) strcmp(_str,s._str); 
		int compare(const char* s) strcmp(_str, s); 


		/* Non-member function overloads */
		void swap(string&s)
			std::swap(_str, s._str);
			std::swap(_size, s._size);
			std::swap(_capacity, s._capacity);
		
		   // 重载输入输出流运算符时会报参数过多，所以重载成友元或是全局函数
		friend std::istream& operator>>(std::istream& _cin, string& s)
			s.clear();
			char ch = _cin.get();
			while (ch != '\\n' || ch != ' ')
				s += ch;
				ch = _cin.get();
			
			return _cin;
		

		friend std::ostream& operator<<(std::ostream& _cout, const string& s)
			_cout << s._str;
			return _cout;
		
	private:
		char* _str;
		size_t _size;     // 有效元素
		size_t _capacity; // 容量

		/*   vs下维护了长度16的数组，如果长度较小直接使用数组，长度超过在扩容；
		vs STL与Linux下SGI STL扩容方式不一样     */

		static size_t npos;
	;
	size_t string::npos = -1;



#endif