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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。
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;
}
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;
}
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;
}
5.代码仓库
小结一下：
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