[C++知识库]【初阶与进阶C++详解】第八篇：string类（标准库string类+string类模拟实现）

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【初阶与进阶C++详解】第一篇：C++入门知识必备

【初阶与进阶C++详解】第二篇：C&&C++互相调用（创建静态库）并保护加密源文件

【初阶与进阶C++详解】第三篇：类和对象上（类和this指针）

【初阶与进阶C++详解】第四篇：类和对象中（类的六个默认成员函数）

【初阶与进阶C++详解】第五篇：类和对象下（构造+static+友元+内部类

【初阶与进阶C++详解】第六篇：C&C++内存管理（动态内存分布+内存管理+new&delete）

【初阶与进阶C++详解】第七篇：模板初阶（泛型编程+函数模板+类模板+模板特化+模板分离编译）

💎一、标准库中的string类

🏆2.1string类

#include，不用加.h是为了和C语言区分，必须包含#include头文件以及using namespace std

🏆2.2string类接口

2.2.1string类对象的常见构造

void Teststring()
{
  //以下字符串都默认有"\0"
	string s1; // 构造空的string类对象s1
	string s2("hello bit"); // 用C格式字符串构造string类对象s2
	string s3(s2); // 拷贝构造s3
	string s4 = s2;//拷贝构造
	 string s5("abcdefg", 3);//初始化前3个
  string s6(100,"A");//用100个A初始化
}

2.2.2string类对象的容量操作

函数名称	功能说明
size（重点）	返回字符串有效字符长度
length	返回字符串有效字符长度
capacity	返回空间总大小
empty （重点）	检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false
clear （重点）	清空有效字符，不改变底层空间的大小
reserve （重点）	为字符串预留空间，可以填充
resize （重点）	修改字符个数上线，并且可以添加字符

reserve和resize：

? reserve (size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，不同的是当字符个数增多时：reserve (n)用0来填充多出的元素空间，resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的元素空间，不填c的话，默认是给0。注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变，reserve只修改capacity大小，不修改size大小，resize既修改capacity大小，也修改size大小。

2.2.3string类对象的访问及遍历操作

函数名称	功能说明
operator[] （重点）	返回pos位置的字符，const string类对象调用
begin+ end	begin获取第一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器
rbegin + rend	rbegin获取最后一个字符的迭代器 + rend获取第一个字符位置的迭代器
范围for	C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式

template<class T = char>
class basic_string
{
pubulic:
	basic_string(const T* str)
	{
		//开空间存储，方便增删查改
		size_t len = strlen(str);
		_str = new T(len + 1);//预留\0
		strcpy(_str, str);
	}
	//减少拷贝，可以读，可以修改
	T& operator[](size_t pos)
	{
		return _str[pos];
	}
private:
	const T* _str;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
};

int main ()
{
	string s("hello world");
	//1.下标+[]
	for (int i = 0; i < s.size(); ++i)
	{
		//将每个字符加一
		s[i] += 1;
		cout << s[i] << " ";
	}
	//2.1 正向迭代器(类似指针，链表需要,区间是左闭右开，可读可写)
        //可以使用auto简化
        //auto it = s.begin();
	string::iterator it = s.begin();
	while (it != s.end())
	{
		//将每个字符加一
		(*it) += 1;
		++it;
	}
	//2.2 反向迭代器()
	string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
	while (rit != s.rend())
	{
		//将每个字符加一
		(*rit) += 1;
		++rit;
	}
	//2.3 正向const迭代器（此时迭代器只能读，不能写）
	string::const_iterator cit = s.begin();
	while (cit != s.end())
	{
		//此时不能写
		//(*cit) += 1;
		++cit;
	}
	//2.4 反向向const迭代器（此时迭代器只能读，不能写）
	// string::const_reverse_iterator crit = s.begin();
	//3.范围for
	for (auto ch : s)
	{
		cout << ch << endl;
	}
	cout << endl;;
	return 0;
}

2.2.4string类对象的修改操作

函数名称	功能说明
c_str（重点）	返回C格式字符串
find+npos（重点）	从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符在字符串中的位置
rfind	从字符串pos位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置
substr	在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

int main()
{
	//1.c_str
	//返回一个指向数组的指针，该数组包含一个以空字符结尾的字符序列（即一个 C 字符串），为了和C相适应
	//下面打印出来是一样的
	string str("hello");
	cout << str << endl;
	cout << str.c_str() << endl;
	//2.find在字符串中查找内容
	string file("file.cpp");
	size_t found = file.find('.');
	//npos是static const size_t npos = -1;无符号为最大值
	//从found开始，直到npos结束
	if (found != string::npos)
	{
		//3.substr截取字符串
		string suffix = file.substr(found, file.size()-found);
		cout << suffix << endl;
	}
}

💎二、string类的模拟实现

🏆3.1string的基本函数

class string
{
//实现深浅拷贝
public:
 string(const char* str)
  :_str(new char[strlen(str)+1])
 {
     strcpy(_str, str);
 }
 ~string()
 {
     if (_str)
     {
         delete[]_str;
     }
 }
 const char* c_str() const
 {
     return _str;
 }

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

 size_t size()
{
     return strlen(_str);
 }

private:
char* _str;
};

void Teststring()
{
	string s1("hello!");
	string s2(s1);
}

🏆3.2string类模拟实现

class string
{
	//实现深浅拷贝
public:
	//浅拷贝,不能将str直接初始化_str,str是常量字符串直接给_str会造成权限放大
	//构造函数,记得给缺省值
	string(const char* str = "")
		:_size(strlen(str))
		, _capacity(_size)
	{
		//所以另外给_str开一段空间，多一个给'\0'
		_str = new char[_capacity + 1];
		strcpy(_str, str);
	}
	//无参默认构造,默认给\0
	string()
		:_size(0)
		,_capacity(_size)
	{
		_str = new char[1];
		_str[0] = '\0';
	}
	//深拷贝
	//传统写法-拷贝构造
	string(const string& s)
		:_size(strlen(s._str))
		,_capacity(_size)
	{
		//开辟空间，然后将开辟的空间地址给_str
		_str = new char[_capacity + 1];
		strcpy(_str, s._str);
	}
	void swap(string& s)
	{
        	//交换_str和tmp._s,就相当于给this->_str开辟了一块空间,当拷贝函数结束,tmp就会被自动释放
		std::swap(_str, s._str);//调用std中函数
		std::swap(_size, s._size);
		std::swap(_capacity, s._capacity);
	} 
	//现在写法-利用构造函数构造一个临时对象，然后利用swap将临时对象换给新的对象
	//S2(S1)
	string(const string& s)
		: _str(nullptr)//置空，开始_str是个随机数，交给tmp,_str后，释放会引起问题
		, _size(0)
		, _capacity(0)
	{
		string tmp(s._str);//利用构造函数给tmp对象开辟一块空间
		//tmp与this交换
		swap(tmp);
	}
	//析构函数
	~string()
	{
		if (_str)
		{
			delete[]_str;
			_str = nullptr;
			_size = _capacity = 0;
		}
	}
	const char* c_str() const
	{
		return _str;
	}
	char& operator[](size_t pos)
	{
		assert(pos < strlen(_str));
		return _str[pos];
	}
	//用引用返回防止深拷贝
	string& operator=(const string& s)
	{
		//防止自己给自己赋值
		if (this != &s)
		{
			传统写法
			首先创建一个tmp用来开辟所需空间，防止开辟失败导致原数据丢失
			//char* tmp = new char(s._capacity + 1);
			//strcpy(tmp, s._str);
			不知道传过来的空间有多大，从而无法确定应该准备多大空间，所以删除原来的空间，重新计算所需空间大小
			//delete[]_str;
			//_str = tmp;
			//_size = s._size;
			//_capacity = s._capacity;

			//新写法
			string tmp(s._str);
			swap(tmp);
		}
		return *this;
	}
	//更加简洁的写法
	//s是传值传参
	string& operator=(string s)
	{
		swap(s);
		return *this;
	}
	size_t size()const
	{
		return _size;
	}
	size_t capacity()const
	{
		return _capacity;
	}

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

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

	void resize(size_t n, char ch = '\0')
	{
		if (n < _size)
		{
			_size = n;
			_str[_size] = '\0';
		}
		else
		{
			if (n > _capacity)
			{
				reseve(n);
			}
			for (size_t i = _size; i < n; ++i)
			{
				_str[i] = ch;
			}
			_size = n;
			_str[_size] = '\0';
		}
	}
	//尾插一个字符
	void push_back(char ch)
	{
		//判断是不是满了
		if (_capacity == _size)
		{
			reseve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
		}
		_str[_size] = ch;
		++_size;
		_str[_size] = '\0';
	}
	//尾插一个字符串
	void append(const char* str)
	{
		size_t len = _size + strlen(str);
		if (len > _capacity)
		{
			reserve(len);
		}
		strcpy(_str + _szie, str);
		_size = len;
	}
	ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
	{
		for (auto ch : s)
		{
			out << ch;
		}
		return out;
	}
	istream& operator>>(istream& in, const string& s)
	{
		char ch;
		ch = in.get();
		char buff[128] = {'\0'};
		size_t i = 0;
		while (ch != ' ' || ch != '\0')
		{
			buff[i++] = ch;
			if (i == 127)
			{
				s += buff;
				memset(buff, '\0', 128);
				i = 0;
			}
			ch = in.get();
		}
		s += buff;
		return in;
	}
	bool operator<(const string& s1, const string& s2)
	{
		return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) < 0;
	}
	bool operator==(const string& s1, const string& s2)
	{
		return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) == 0;
	}
	bool operator>(const string& s1, const string& s2)
	{
		return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) > 0;
	}
	bool operator<=(const string& s1, const string& s2)
	{
		return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) <= 0;
	}
	bool operator>=(const string& s1, const string& s2)
	{
		return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) >= 0;
	}
	bool operator!=(const string& s1, const string& s2)
	{
		return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) != 0;
	}
	//插入一个字符
	string& insert(size_t pos, char ch)
	{
		assert(pos < _size);
		if (_size == _capacity)
		{
			reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity*2);
		}
		//不能用size_t,后面end减小的时候可能会变成-1
		int end = _size;
		//end类型是int，pos类型是size_t，两者比较，int会整型提升unsinged int
        	//如果pos是size_t的话，会死循环
		while (end >= (int)pos)
		{
			_str[end+1] = _str[end];
			end--；
		}
		_str[pos] = ch;
		++_size;
		return *this;
	}
	//插入一个字符串
	string& insert(size_t pos, const char* str)
	{
		assert(pos <= _size);
		size_t len = strlen(_size);
		if (len + _size > _capacity)
		{
			reserve(_size+len);
		}
		//往后挪动len长度
		size_t end = _size+len;
		while (end >= pos+len)
		{
			_str[end] = _str[end-len];
			--end;
		}
		strncpy(_str + pos, str, len);
		_size += len;
		return *this;
	}
	//删除
	void earse(size_t pos, size_t len == npos)
	{
		assert(pos < _size);
		//如果删除长度超过字符串长度，或者删除完毕了
		if (len == npos || pos + len >= _size)
		{
			_str[pos] = '\0';
			_size = pos;
		}
		//直接覆盖
		else
		{
			size_t begin = pos + len;
			while (begin <= _size)
			{
				_str[begin-len] = _str[begin];
				++begin;
			}
			_size -= len;
		}
	}
    //从pos位置开始寻找一个字符，找到就范围字符位置，没找到就返回npos
	size_t find(char ch, size_t pos)
	{
		while (pos < _size)
		{
			if (_str[pos] == ch)
			{
				return pos;
			}
			pos++;
		}
		return npos;
	}
    //从pos位置开始找一段字符串，我们可以使用strstr字符串查找函数
	size_t find(const char* str, size_t pos)
	{
		const char* p = strstr(_str+pos, str);
		if (p == nullptr)
		{
			return npos;
		}
		else
		{
			return p - _str;
		}
	}
	//void claer()
private:
	char* _str;
	size_t _size;//有效字符的个数
	size_t _capacity;//存储有效字符的空间
	const static size_t npos;//这里是声明不能给缺省值
};

const static size_t npos = -1;

🏆3.3 to_string用法

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QuaHeHym-1662981544861)(https://only-figure-bed.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img2/%E5%8D%9A%E5%AE%A2%E5%9B%BE%E5%BA%8A/202209111501677.png)]

功能：将数字常量转换为字符串

//下面将输入的i转化成字符串
int main()
{
	int i;
	cin >> i;
	string s = to_string(i);
}

🏆3.4 stoi用法

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-xOpqkRMg-1662981544864)(https://only-figure-bed.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img2/%E5%8D%9A%E5%AE%A2%E5%9B%BE%E5%BA%8A/202209111505038.png)]

功能：将的字符串转化为十进制

stoi（字符串，起始位置，n进制），将 n 进制的字符串转化为十进制
示例：
stoi(str, 0, 2); //将字符串 str 从 0 位置开始到末尾的 2 进制转换为十进制

🏆3.5深浅拷贝问题

string s1("hello world");
string s2(s1);

如果是浅拷贝运行以上代码会报错，理由是s1和s2都指向同一个空间，到析构函数的时候，会调用两次析构函数，该控件会释放两次，为避免浅拷贝，我们要给新对象开辟一个空间进行深拷贝，在上面模拟实现中有深拷贝实现