@TOC string底层是一个字符数组 为了跟库里的string区别，所以定义了一个命名空间 将string类包含
1. string的模拟实现
1.构造函数
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
namespace yzq
{
class string
{
public:
string()//无参构造函数
//初始化列表
:_str(nullptr)
,_size(0)
,_capaicty(0)
{
}
string(const char*str)//带参构造函数
:_str(str),
_size(strlen(str)),
_capaicty(strlen(str))
{
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capaicty;
};
void test()
{
string s1;
string s2("hello world");
}
}
若写成两个构造函数，一个设置成无参，一个设置成带参，若调用如上的带参构造函数就会报错，将str传给_str，属于权限放大， 为了解决这个问题，可以将_str改为const char*类型，但是无法修改_str所指向的内容，调用operator[]函数就会报错
使用new开辟空间
因为后续要考虑扩容等问题，所以最好是new一块空间 而无参的构造函数为了保持析构都用delete[]，所以使用new[]
优化成全缺省的构造函数
- 不可以将缺省值设置成nullptr，strlen(str)对于str指针解引用，遇到'\0'终止，解引用NULL会报错
- 将缺省值设置成一个空字符串，结尾默认为'\0'
string(const char* str="")//构造函数
:_size(strlen(str))
{
if (_size == 0)
{
_capaicty = 3;
}
else
{
_capaicty = _size;
}
_str = new char[_capaicty + 1];
strcpy(_str, str);
}
2. C_str
const char* C_str()//返回const char*类型的指针
{
return _str;
}
返回const char*类型的指针相当于返回字符串
3. operator[]
char& operator[](size_t pos)//operator[]
{
return _str[pos];
}
char& operator[](size_t pos)const //函数重载
{
return _str[pos];
}
- 由于可能存在 string与const string类型所以设置成两个函数构成函数重载
调用函数print 需要使用operator[ ]const而正常遍历 s[i] ，需要调用 operator [ ]
4.拷贝构造
浅拷贝
拷贝构造函数如果不写编译器会自动生成，对于内置类型完成值拷贝或者浅拷贝
- 若使用编译器自动生成的拷贝构造就会报错
s2与s3发生浅拷贝，导致两个指针都指向同一块空间，一个修改会影响另一个，会析构两次空间
深拷贝
创建一块同样大小的空间，并将原来的数据拷贝下来，这样就是s2与s3指向各自的空间，一个被修改也不会影响另一个
string(const string& s)//拷贝构造
:_size(s._size),
_capaicty(s._capaicty)
{
_str = new char[_capaicty + 1];//开辟一块空间
strcpy(_str, s._str);//将s2拷贝给s1
}
5. 赋值
赋值运算符也是默认成员函数，如果不写会进行浅拷贝/值拷贝
三种情况
- 正常赋值会存在以下是那种情况
- 若为第一种两者空间大小相同，则进行值拷贝
- 若为第二种s1的空间远大于s2的空间，进行值拷贝会浪费空间，所以系统会按照第三种做法执行
- 若为第三种，s1的空间太小，需要new开辟一块空间，将旧空间销毁，将s2拷贝到新开辟的空间
- 编译器不会这样处理，直接将旧空间释放，再去开新空间，并将值拷贝过来
string& operator=(const string& s)//赋值 s1=s3
{
if (this != &s)//排除赋值本身的情况
{
char* tmp = new char[s._capaicty + 1];
strcpy(tmp, s._str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_size = s._size;
_capaicty = s._capaicty;
}
return *this;
}
若释放旧空间，如果new失败了，则破坏原有空间
6. 迭代器
typedef char* iterator;
typedef const char* const_iterator;
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
iterator begin()const //指针指向的内容不能被修改
{
return _str;
}
iterator end()const
{
return _str + _size;
}
使用typedef 分别将用iterator代替 char*const_iterator代替 const char*
7.比较(ASCII值)大小
bool operator==(const string& s)const //s1==s2
{
return strcmp(_str, s._str)==0;
}
bool operator<(const string& s)const //s1<s2
{
return strcmp(_str, s._str) < 0;
}
bool operator<=(const string& s)const //s1<=s2
{
return *this < s || *this == s;
}
bool operator>(const string& s)const //s1>s2
{
return !(*this <= s);
}
bool operator>=(const string& s)const //s1>=s2
{
//复用
return *this > s || *this == s;
}
bool operator!=(const string& s)const //s1!=s2
{
return !(*this == s);
}
- 通过C语言函数strcmp，比较字符串从头开始字符的ASCII值，再通过复用来实现剩下的
- 如果不小心在复用时将const修饰的传给非const成员就会报错，所以括号外面加上const，修饰this指针
8. reserve(扩容)
void reserve(size_t n)//开辟空间
{
if (n > _capacity)//防止缩容的问题
{
char* tmp = new char[n + 1];//多开一个'\0'
strcpy(tmp, _str);
delete[]_str;
_str = tmp;
_capacity = n;//计算有效
}
}
reserve主要实现类似扩容的操作
为了防止new失败，所以使用临时变量tmp指向new出来的空间，若new成功，释放旧空间，并将_str指向新空间
9. push_back(尾插字符)
void push_back(char ch)//尾插字符
{
if (_size + 1 > _capaicty)
{
reserve(2 * _capaicty);//开辟2倍空间
}
_str[_size] = ch;
_size++;
}
- 通过reserve进行类似扩容的操作，再将ch赋值给当前最后一个字符
10. append(尾插字符串)
void append(const char* str)//尾插 字符串
{
int len = strlen(str);
if (_size + len > _capaicty)
{
reserve(_size + len);
}
strcpy(_str + _size, str);//在原来的字符串后拷贝字符串
_size += len;
}
通过reserve类似扩容的操作，扩大了字符串长度的空间，并且在原字符串'\0'的位置开始拷贝str字符串
11. +=(字符/字符串)
string& operator+=(char ch)//+= 字符
{
push_back(ch);
return *this;
}
string& operator+=(const char* str)//+= 字符串 函数重载
{
append(str);
return *this;
}
使用使用上面实现好的push_back和append
12. insert
在pos位置前插入字符ch
void insert(size_t pos, char ch)//在pos位置前插入字符ch
{
if (_size + 1 > _capacity)//扩容
{
reserve(2 * _capacity);
}
size_t end = _size + 1;//'\0'的下一个位置
while (end > pos)
{
//把前面传给后面
_str[end] = _str[end - 1];
end--;
}
_str[pos] = ch;
_size++;
}
由于pos与end都是size_t类型，没有负数所以当while循环条件设置为end>=pos并且pos=0时，end--，end变为负数，计算的是其补码，所以一直成立，无法结束循环
把前面的传给后面的，当end下标为1时，end-1的下标为0，循环结束
在pos位置前插入字符串str
void insert(size_t pos, const char* str)//在pos位置前插入字符串str
{
int len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)//扩容
{
reserve(_size + len);
}
size_t end = _size + len;
while (end > pos+len-1)
{
//把前面传给后面
_str[end] = _str[end-len];
end--;
}
strncpy(_str + pos, str, len);//拷贝len个字节，不包含'\0'
_size += len;
}
临界条件为保证最后一次下标end减去len,在下标为0的位置上，所以取边界为pos+len end>pos+len-1 ，最后一次取值即为pos+len 使用strncpy函数，不包含'\0'，将str拷贝给_str+pos下标位置开始的len个字符
13 .resize
void resize(size_t n,char ch)//开辟空间+初始化
{
if (n <= _size)//删除数据保留前n个
{
_size = n;
_str[n] = '\0';
}
else //n>_size
{
if (n >_capacity)//扩容
{
reserve(n);
}
int i = _size;
while (i < n)//剩余空间初始化为ch
{
_str[i] = ch;
i++;
}
_size = n;
_str[_size] = '\0';
}
}
分为三种情况n<size 删除数据size<n<capacity 剩余空间初始化n>capacity 扩容+初始化
14. erase
- pos位置开始删除len个数据
static const size_t npos = -1;
string& erase(size_t pos = 0, size_t len = npos)//从pos位置开始删除len个数据
{
if (len==npos||pos+len>=_size)
{
//全部删除
_str[pos] = '\0';
_size = pos;
}
else
{
strcpy(_str + pos, _str +pos+len);//包含'\0'
_size -= len;
}
return *this;
}
- pos处于下标为2的位置上，共有两种情况
- 当pos+len<总长度时，使用strcpy函数拷贝，从而覆盖删除要被删除的字符
- 当pos+len大于总长度或者len等于npos时，剩余长度全部删除
15. 流插入<<
- 流插入重载必须实现为友元函数么？
- 不对，使用友元函数是为了在类外面调用类的私有的成员变量，若不需要调用则不用友元函数
ostream& operator<<(ostream& out, const string&s)
{
int i = 0;
for (i = 0; i < s.size(); i++)
{
out << s[i] << " ";
}
return out;
}
实现流插入不可以调用C_str()，因为C_str()返回的是一个字符串，遇见'\0'就会结束，但若打印结果有好几个'\0'，则遇见第一个就会结束，不符合预期
16. 流提取 >>
输入多个值，C++规定 空格/换行是值与值之间的区分
istream& operator>>(istream& in, string& s)//>>
{//错误写法
char ch;
in >> ch;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
s += ch;
in >> ch;
}
return in;
}
- 上述代码在循环中无法找到空格/换行，导致循环无法停止
- 输入的数据在缓冲区中，使用循环在缓冲区中提取数据，但是空格/换行不在缓冲区中,因为认为它是多个值之间的间隔
- 使用get就不会认为空格/换行是多个值之间的间隔，若遇见空格/换行就会存储缓冲区中等待提取
istream& operator>>(istream& in, string& s)//>>
{
s.clear();
char ch = in.get();
char buf[128];
size_t index = 0;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buf[index++] = ch;
if (index == 127)//为了防止频繁扩容
{
buf[127] = '\0';
s += buf;
index = 0;
}
ch = in.get();
}
if (index != 0)
{
buf[index] = '\0';
s += buf;
}
return in;
}
- 当需要输入的string对象中有值存在时，需要先使用clear清空，再输入新的数据
- 为了避免频繁扩容，使用一个128的字符数组接收，若输入的数据比128小，跳出循环将数组中的数据传给string类s，若输入的数据比128大，则将字符数组整体传给string类s，再正常扩容
2. 整体代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
namespace yzq
{
class string
{
public:
//string()//无参构造函数
// //初始化列表
// :_str(new char[1])//为了析构都是用delete[]，匹配使用
// ,_size(0)
// ,_capaicty(0)
//{
// _str[0] = '\0';
//}
//string(const char*str)//带参构造函数
//
// :_size(strlen(str))
//{
// _capaicty = _size;
// _str = new char[_capaicty+1];//因为有'\0'的存在所以多开一个空间
// strcpy(_str, str);//拷贝
//}
typedef char* iterator;
typedef const char* const_iterator;
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
iterator begin()const
{
return _str;
}
iterator end()const
{
return _str + _size;
}
string(const char* str="")//构造函数
:_size(strlen(str))
{
if (_size == 0)
{
_capacity = 3;
}
else
{
_capacity = _size;
}
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
string(const string& s)//拷贝构造
:_size(s._size),
_capacity(s._capacity)
{
//深拷贝
_str = new char[_capacity + 1];//开辟一块空间
strcpy(_str, s._str);//将s2的值传给s1
}
string& operator=(const string& s)//赋值 s1=s3
{
if (this != &s)//排除赋值本身的情况
{
char* tmp = new char[s._capacity + 1];
strcpy(tmp, s._str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
return *this;
}
size_t size()const
{
return _size;
}
const char* C_str()//返回const char*类型的指针
{
return _str;
}
char& operator[](size_t pos)//operator[]
{
return _str[pos];
}
char& operator[](size_t pos)const //函数重载
{
return _str[pos];
}
bool operator==(const string& s)const //s1==s2
{
return strcmp(_str, s._str)==0;
}
bool operator<(const string& s)const //s1<s2
{
return strcmp(_str, s._str) < 0;
}
bool operator<=(const string& s)const //s1<=s2
{
return *this < s || *this == s;
}
bool operator>(const string& s)const //s1>s2
{
return !(*this <= s);
}
bool operator>=(const string& s)const //s1>=s2
{
//复用
return *this > s || *this == s;
}
bool operator!=(const string& s)const //s1!=s2
{
return !(*this == s);
}
void reserve(size_t n)//开辟空间
{
if (n > _capacity)//防止缩容的问题
{
char* tmp = new char[n + 1];//多开一个'\0'
strcpy(tmp, _str);
delete[]_str;
_str = tmp;
_capacity = n;//计算有效
}
}
void resize(size_t n,char ch)//开辟空间+初始化
{
if (n <= _size)//删除数据保留前n个
{
_size = n;
_str[n] = '\0';
}
else //n>_size
{
if (n >_capacity)//扩容
{
reserve(n);
}
int i = _size;
while (i < n)
{
_str[i] = ch;
i++;
}
_size = n;
_str[_size] = '\0';
}
}
void push_back(char ch)//尾插字符
{
if (_size + 1 > _capacity)
{
reserve(2 * _capacity);//开辟2倍空间
}
_str[_size] = ch;
_size++;
//ch是一个字符，所以用单独处理'\0'
_str[_size] = '\0';
}
void append(const char* str)//尾插 字符串
{
int len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len);
}
strcpy(_str + _size, str);//在原来的字符串后拷贝字符串
_size += len;
//str是一个字符串，本身带'\0'
}
string& operator+=(char ch)//+= 字符
{
push_back(ch);
return *this;
}
string& operator+=(const char* str)//+= 字符串 函数重载
{
append(str);
return *this;
}
string& insert(size_t pos, char ch)//在pos位置前插入字符ch
{
if (_size + 1 > _capacity)//扩容
{
reserve(2 * _capacity);
}
size_t end = _size + 1;
while (end > pos)
{
//把前面传给后面
_str[end] = _str[end - 1];
end--;
}
_str[pos] = ch;
_size++;
return *this;
}
string& insert(size_t pos, const char* str)//在pos位置前插入字符串str
{
int len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)//扩容
{
reserve(_size + len);
}
size_t end = _size + len;
while (end > pos+len-1)
{
//把前面传给后面
_str[end] = _str[end-len];
end--;
}
strncpy(_str + pos, str, len);//拷贝len个字节，不包含'\0'
_size += len;
return *this;
}
static const size_t npos = -1;
string& erase(size_t pos = 0, size_t len = npos)//从pos位置开始删除len个数据
{
if (len==npos||pos+len>=_size)
{
//全部删除
_str[pos] = '\0';
_size = pos;
}
else
{
strcpy(_str + pos, _str +pos+len);//包含'\0'
_size -= len;
}
return *this;
}
void swap(string &s)//交换
{
std::swap(_str, s._str);
std::swap(_capacity, s._capacity);
std::swap(_size, s._size);
}
size_t find(char c, size_t pos =0)
{
int i = 0;
for (i = pos; i < size(); i++)
{
if (_str[i] == c)
{
return i;
}
}
return npos;
}
size_t find(const char* str, size_t pos = 0)//从pos位置开始找子串
{
char*p=strstr(_str+pos, str);
if (p == nullptr)
{
return npos;
}
else
{
return p - _str;//指针相减为个数
}
}
void clear()//清空
{
_str[0] = '\0';
}
~string()//析构
{
delete[]_str;
_str = nullptr;
_size = 0;
_capacity = 0;
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity;
};
ostream& operator<<(ostream& out, const string&s)//<<
{
int i = 0;
for (i = 0; i < s.size(); i++)
{
out << s[i];
}
return out;
}
istream& operator>>(istream& in, string& s)//>>
{
s.clear();
char ch = in.get();
char buf[128];
size_t index = 0;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buf[index++] = ch;
if (index == 127)//为了防止频繁扩容
{
buf[127] = '\0';
s += buf;
index = 0;
}
ch = in.get();
}
if (index != 0)
{
buf[index] = '\0';
s += buf;
}
return in;
}
void print(const string& s)
{
string::const_iterator it = s.begin();
while (it != s.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
}
void test()
{
string s1;
cin >> s1;
cout << s1;
}
}
