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C++模擬實(shí)現(xiàn)string的方法詳解_C 語言

作者：bite-ccc ? 更新時間： 2022-12-10 編程語言

1.string 成員變量

首先需要一個動態(tài)開辟的指針指向這個字符串，然后還需要容量和存儲的個數(shù)，并且我們不能和標(biāo)準(zhǔn)庫的string進(jìn)行沖突所以我們需要寫在我們自己的類域中，并且我們庫中還有一個靜態(tài)的變量是npos，就是無符號的-1，代表整形的最大值：

namespace cyf
{
    class string
    {
    public:
        //成員函數(shù)
    private:
        char *_str;
        size_t size;
        size_t capaticy;
        const static size_t npos = -1;
    };
}

這里有一個特例：static成員變量一般在類中聲明在類外定義，但是const static int型的變量可以直接在類中定義。

2.構(gòu)造函數(shù)

strlen求出的是\0之前的字符個數(shù)，所以_size和_capacity標(biāo)識的是實(shí)際存儲的字符個數(shù)，在開辟空間時多開辟一個字符用來存儲'\0'。

string(const char* s = "")  
        {
            _size = strlen(s);  
            _capacity = _size;
            _str = new char[_capacity + 1];   
 
            strcpy(_str, s);  //開辟好空間后將s的內(nèi)容拷貝至_str
        }

3.拷貝構(gòu)造、賦值重載和析構(gòu)函數(shù)

1.拷貝構(gòu)造

_str 維護(hù)的是一塊空間，所以不能簡單的將s._str的值賦值給_str （淺拷貝），而是單獨(dú)開辟一塊空間，讓_str指向這一塊空間，再將s._str空間中的值拷貝至新開辟的空間，新開辟的空間比_capacity多開一個字節(jié)用來存儲'\0'，作為字符串的結(jié)束標(biāo)志。

//string s1(s)
string(const string& s)
        {
            _size = s._size;
            _capacity = s._capacity;
            _str = new char[s._capacity + 1];
 
            strcpy(_str, s._str);
        }

2.賦值重載

首先開辟一塊空間，將字符串的內(nèi)容拷貝至這個空間，將_str原來指向的空間釋放，_str再指向這個新開辟的空間,size和capacity還是原來的大小。

//s2=s1
        string& operator=(const string& s)
        {
            if (this != &s)   //避免自己給自己賦值
            {
                char* tmp = new char[s._capacity + 1];
                strcpy(tmp, s._str);
                delete[] _str;
                _str = tmp;
                _size = s._size;
                _capacity = s._capacity;
            }
            return *this;
        }

3.析構(gòu)函數(shù)

~string()
        {
            delete[] _str;
            _str = nullptr;
            _size = _capacity = 0;
        }

4.訪問成員變量

提供接口可以在類的外邊查看字符串的內(nèi)容，存儲字符串的元素個數(shù)和容量

        const char* c_str()
        {
            return _str;
        }
 
        size_t size()
        {
            return _size;
        }
        size_t capacity()
        {
            return _capacity;
        }

配合之前的構(gòu)造函數(shù)和這里的接口，我們進(jìn)行驗(yàn)證：

運(yùn)行結(jié)果：

5.遍歷

遍歷有三種模式：

1.下標(biāo)+【】

_str是一個指針，那么我們可以通過數(shù)組的方式來訪問，只需要重載operator []即可。我們還是要重載兩個版本的，因?yàn)槠胀ㄗ兞亢蚦onst變量的訪問權(quán)限不一樣。

//普通變量，可讀可寫
char& operator[](size_t pos)
{
    assert(pos < _size);  //檢查不能越界訪問
 
    return _str[pos];
}
 
//const變量，只讀屬性
char& operator[](size_t pos) const
{
    assert(pos < _size);
 
 
    return _str[pos];
}

2.迭代器（iterator)

在string中，迭代器就是一個指針，只不過我們進(jìn)行了封裝，typedef一下就可以啦，同樣我們也要實(shí)現(xiàn)兩個版本的，const和非const的。

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;
}

3.范圍for

我們范圍for的底層就是迭代器，所以我們不用實(shí)現(xiàn)，只要實(shí)現(xiàn)了迭代器，那么我們就可以直接使用范圍for,范圍for在執(zhí)行的時候?qū)嶋H還是通過迭代器實(shí)現(xiàn)的，上例子：

運(yùn)行結(jié)果：

6.空間的申請

1.reserve

一般是我們原空間容量滿了，需要申請空間擴(kuò)容，我們的擴(kuò)容函數(shù)還是要先申請空間，然后在進(jìn)行拷貝，接著我們delete原來的空間，把申請的空間的指針和容量賦值過去即可。?

void reserve(size_t n)
        {
            if (n > _capacity)
            {
                char* tmp = new char[n + 1];    //多開一個字節(jié)留給'\0';
                strcpy(tmp, _str);
                delete[] _str;
                _str = tmp;
 
 
                _capacity = n;
            }
 
 
        }

2.resize

1. 如果我們是傳入一個正整數(shù)大于_size的值，那么我們可以使用傳入的字符（或者缺省值）把我們申請的空間進(jìn)行初始化，也就是從_size到n-1置為我們傳入的字符，n置為' \0 '，最后把_size置為n。

2.如果傳入一個小于_size正整數(shù)，那么我們把0~_size-1進(jìn)行初始化為傳入的字符(或者缺省值)，把n位置置為' \0 '，接著我們會把_size置為n，而_capaticy不變。

void resize(size_t n, char ch = '\0')
        {
            if (n > _size)
            {
                reserve(n);
                for (size_t i = _size; i < n; ++i)
                {
                    _str[i] = ch;
                }
                _size = n;
                _str[_size] = '\0';
 
            }
 
            else   //小于
            {
                _str[n] = '\0';
                _size = n;
 
            }
 
    }

7.增刪查改

1.push_back ? 尾插一個字符

上來就檢查容量，_size==_capacity時就說明沒有容量了，得分類討論：1.原來的字符串有元素2.原來的是空字符串，如果字符串為空，就給4個字節(jié)大小的容量。如果原來的字符串不為空但是需要擴(kuò)容就調(diào)用reserve函數(shù)進(jìn)行擴(kuò)容，容量擴(kuò)為2倍，2倍比較合適，避免給的小了頻繁的擴(kuò)容，但是也不能給的太大了，太大了會造成空間的浪費(fèi)。在_size的位置插入字符ch ,_size++,插入的字符ch 將原來的'\0'給覆蓋了，最后再補(bǔ)上'\0'，作為字符串的結(jié)束標(biāo)志。

void push_back(char ch)
        {
            if (_size == _capacity)
            {
                size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
                reserve(newcapacity);
            }
            _str[_size] = ch;   
            ++(_size);
            _str[_size] = '\0'; //記得處理 \0
        }

2.append 尾部插入一個字符串

插入字符串的大小不確定，就需要確定是否需要擴(kuò)容。當(dāng)插入的字符串的長度加上當(dāng)前字符串的有效元素個數(shù)大于容量_capacity時，就需要擴(kuò)容，擴(kuò)后的容量大小為_size+len ，這里給reverse函數(shù)傳的是有效元素的個數(shù)，在reverse函數(shù)內(nèi)部為我們多開了一個字符的大小用來存儲'\0'。再進(jìn)行拷貝工作，這里記得插入元素后_size要進(jìn)行變換。

void append(const char* str)
        {
            size_t len = strlen(str);
            if (len + _size > _capacity)
            {
                reserve(_size + len);   
 
            }
            strcpy(_str + _size, str);
            _size += len;
        }

3.insert ?在指定位置插入一個字符

上來首先檢查要插入的位置是否合理，_size 代表的位置是有效元素的下一個位置即'\0'的位置，pos的范圍【0，_size】string字符串的頭到尾部之間，插入元素要檢查容量，記得考慮原string是否為空串的情況。插入數(shù)據(jù)需要挪動數(shù)據(jù)，從前往后挪動數(shù)據(jù)，將end位置確定到'\0'的下一個位置，這樣方便頭插。最終將pos位置騰出來，插入字符ch 插入數(shù)據(jù)后_size++。

string& insert(size_t pos, char ch)
        {
            assert(pos <= _size);  //等于size 時候相當(dāng)于尾部插入
            if (_size == _capacity)
            {
                size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
                reserve(newcapacity);
            }
            size_t end = _size + 1;  //這里是把\0往  \0的下一個位置挪動 方便頭插   
            while (end > pos)
            {
                _str[end] = _str[end - 1];
                --end;
            }
            _str[pos] = ch;
            _size++;
            return *this;
        }

4.insert 在指定位置插入一個字符串

string& insert(size_t pos, const char* str)，我們先進(jìn)行斷言pos不能超過_size，接著我們開辟空間，這次就不考慮空串的問題了，因?yàn)槲覀円付ㄩ_辟的字節(jié)數(shù)，和上面一樣的我們也要進(jìn)行挪動數(shù)據(jù)，我們只不過是由每次挪動一個步，變?yōu)榱伺矂?len 步了，最后使用strncpy插入字符串，把_szie +=len 即可。

畫圖理解：

string& insert(size_t pos, const char* str)
        {
            size_t len = strlen(str);
            if (_size + len > _capacity)
            {
                reserve(_size + len);
            }
            size_t end = _size + len;
            while (end > pos + len - 1)
            {
                _str[end] = _str[end - len];
                --end;
            }
            strncpy(_str + pos, str, len);
            _size += len;
            return *this;
        }

實(shí)現(xiàn)了上述的接口當(dāng)然最好用的還是下面的接口，對push_back和append進(jìn)行封裝實(shí)現(xiàn)string+=

一個字符和 string+=一個字符串

    string& operator+=(char ch)
        {
            push_back(ch);
            return *this;
        }
 
        string& operator+=(const char* str)
        {
            append(str);
            return *this;
 
        }

5.刪除接口：erase

指定字符串從開始位置到指定位置刪除元素。得保證刪除的位置在string的內(nèi)部，當(dāng)只給定了刪除的起始位置沒有給結(jié)束的位置那么就觸法我們的缺省值，即從pos位置開始直到將字符串刪完，或者說給定的結(jié)束位置大于了字符串的本身長度，那就從pos位置開始直到刪除完字符串，實(shí)現(xiàn)的方法很簡單，直接在pos位置添字符串的結(jié)束標(biāo)志'\0'。 ?如果給定的兩個值都在字符串的內(nèi)部直接進(jìn)行從len位置往前拷貝覆蓋掉要刪除的元素。

string& erase(size_t pos, size_t len = npos)  
        {
            assert(pos <= len);
            if (len == npos || len >= _size - pos)
            {
                _str[pos] = '\0';
                _size = pos;
            }
            else
            {
                strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
                _size -= len;
 
            }
            return *this;
        }

6.find字符 從某個位置開始查找字符，如果沒有給定開始位置，就用缺省值，默認(rèn)從開頭尋找，找到了就返回元素的下標(biāo)，沒有找到就返回npos。

size_t find(char ch, size_t pos = 0)  ///默認(rèn)從pos位置開始尋找，有缺省值0，從pos 位置開始往后尋找
        {                                     //對比找到了就返回下標(biāo)，找不到返回npos
            assert(pos < _size);
            while (pos < _size)
            {
                if (_str[pos] == ch)  //遍歷尋找
                {
                    return pos;
                }
                pos++;
            }
            return npos;
        }

7.find字符串 ?，從某個位置開始往后尋找字符串，找到了就返回下標(biāo)，找不到就返回npos

這里套用c語言的庫函數(shù)strstr進(jìn)行實(shí)現(xiàn)

size_t find(const char* str, size_t pos = 0)
        {
            assert(pos < _size);
            const char* ptr = strstr(_str + pos, str);   
            if (ptr == nullptr)  //strstr找不到返回空指針
            {
                return npos;    //轉(zhuǎn)換至cpp找不到就返回npos
            }
            else
            {
                return ptr - _str;  //返回的是下標(biāo)  指針-指針  ==下標(biāo)
            }
 
        }

8.clear ?清空字符串的內(nèi)容

直接在第一個位置加入結(jié)束標(biāo)志就將字符串清空了，將清空后_size就為0，

void clear()
        {
            _size = 0;
            _str[0] = '\0';
        }

8.重載cin 和 cout

1.cout?

依次的輸出string對象的內(nèi)容即可

    ostream& operator<<(ostream& out,const string& s)
    {
        for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
        {
            out << s[i];
        }
 
        return out;
    }

2.cin

這里注意因?yàn)橐淖冏址膬?nèi)容，首先調(diào)用clear函數(shù)清空原來的內(nèi)容，因?yàn)橐淖冏址膬?nèi)容所以不用const 直接引用改變的就是字符串的本身。因?yàn)槲覀兊?in 會默認(rèn) '空格' 和 ' \n '是分割符，不進(jìn)行讀取，這樣我們就沒辦法停止。需要使用下 in 的get函數(shù)，讓我們的來讀取 ‘ ?’ ?和 ? ? ? ? ' \n '，我們看下代碼：

void clear()
{
    _str[0] = '\0';
    _size = 0;
}
 
istream& operator>>(istream& in, string& s)
{
    s.clear();//要先進(jìn)行清理，否則就會出現(xiàn)剩余的數(shù)據(jù)也被我們寫入了。
    char ch;
    ch = in.get();
 
    char buff[32];
    size_t i = 0;
 
    while (ch != ' ' && ch != '\n')
    {
        buff[i++] = ch;
        if (i == 31)
        {
            buff[i] = '\0';
            s += buff;
            i = 0;
        }
        ch = in.get();
    }
 
    buff[i] = '\0';
    s += buff;
 
    return in;
}

cin和cout的重載不一定是類的友元函數(shù)，在類中提供接口，我們也可以直接訪問類的成員變量！

原文鏈接：https://blog.csdn.net/m0_61438674/article/details/127757737

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C++模擬實(shí)現(xiàn)string的方法詳解_C 語言

目錄

1.string 成員變量

2.構(gòu)造函數(shù)

3.拷貝構(gòu)造、賦值重載和析構(gòu)函數(shù)

1.拷貝構(gòu)造

2.賦值重載

3.析構(gòu)函數(shù)

4.訪問成員變量

5.遍歷

1.下標(biāo)+【】

2.迭代器（iterator)

3.范圍for

6.空間的申請

1.reserve

2.resize

7.增刪查改

8.重載cin 和 cout

1.cout?

2.cin

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1.string 成員變量

2.構(gòu)造函數(shù)

3.拷貝構(gòu)造、賦值重載和析構(gòu)函數(shù)

1.拷貝構(gòu)造

2.賦值重載

3.析構(gòu)函數(shù)

4.訪問成員變量

5.遍歷

1.下標(biāo)+【】

2.迭代器（iterator)

3.范圍for

6.空間的申請

1.reserve

2.resize

7.增刪查改

8.重載cin 和 cout

1.cout?

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