【C++干货铺】剖析string | 底层实现

简介: 【C++干货铺】剖析string | 底层实现

成员变量

clsss string
{
    private:
  char* _str;
  size_t _size;
  size_t _capacity;
    public:
  const static size_t npos;
}

 

string实际上是一个字符类型的顺序表,因此需要动态开辟空间。_str是指向动态开辟的空间,_size用来表示有效数据的个数,_capacity表示容量


成员函数

构造和拷贝构造

 

string(const char * str="")
      :_size(strlen(str))
      ,_capacity(_size)
    {
      _str = new char[_capacity+1];
      strcpy(_str, str);
    }
    string(const string& s)
    {
      _str = new char[s._capacity + 1];
      strcpy(_str, s._str);
      _capacity = s._capacity;
      _size = s._size;
    }

全缺省有参构造即可以实现有参构造,又可以实现无参构造。使用无参构造时,这里的str什么都不用放,里面面默认含有一个'\0'.这里使用初始化列表,要注意初始化的顺序和成员变量的顺序相同。

赋值重载

 

  String& operator=(const String& s)
  {
    if (this != &s)
    {
      char* tmp = new char[s._capacity + 1];
      strcpy(tmp, s._str);
      delete[] _str;
      _str = tmp;
      _size = s._size;
      _capacity = s._capacity;
    }
    return* this;
  }

这里不可以直接对_str重新开辟空间,否则会造成内存泄漏,需要一个中间变量

析构函数

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


因为要动态内存开辟,所以要手动释放内存。

operator[ ]

 

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

返回字符的引用,用来读写字符。

 

  const char& operator[](size_t pos)const
  {
    return _str[pos];
  }

返回字符串的引用,const修饰适用于静态创建的对象,只读不可写

size

 

  size_t size()const
  {
    return _size;
  }

配合operator[ ]可以实现,对一个对象的读写。

迭代器

 

    typedef char* iterator;
  typedef const char* c_iterator;
  c_iterator begin()const
  {
    return _str;
  }
  c_iterator end()const
  {
    return _str + _size;
  }
  iterator begin()
  {
    return _str;
  }
  iterator end()
  {
    return _str + _size;
  }

begin和end函数分别返回字符串的头指针尾指针,配合循环实现迭代器的读和写。

reserve(扩容函数)

 

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

当传入的值大于容量时进行扩容,不可以直接对_str扩容要使用中间变量,防止内存泄漏。

push_back(尾插函数)

  void push_back(char a)
  {
   //先判断容量满没满
    if (_capacity == _size)
    {
      reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
    }
    _str[_size] = a;
    _size++;
    _str[_size] = '\0';
  }



通过_size和_capacity判断容量是否满了,满了的话调用扩容函数。这里要注意如果是一个空对象,进行尾插时,_capacity为0要对_capacity使用三目操作符判断。并且要在尾插结束后加入'\0',因为字符串的结尾要为'\0'。

append(尾插一个字符串)

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



求出插入字符串的长度和有效数据相加判断容量是否足够,不够的话调用reverse函数扩容。

最后在尾指针的位置开始将插入的字符串拷贝进去。

pos位置插入字符

  void insert(size_t pos, char ch)
  {
    if (_size == _capacity)
    {
      reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
    }
    int end = _size;
    while (end >= (int)pos)
    {
      _str[end + 1] = _str[end];
      end--;
    }
    _str[pos] = ch;
    _size++;
  }



进行数据的写入一定要判断容量是否足够,移动字符时会发生整形提升造成死循环,要将size_t类型的pos强转成int类型 。移动结束后在pos位置插入字符,修改有效数据的个数。

pos位置插入字符串

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



和尾插字符串差不多,但是在拷贝时从pos位置拷贝len个字符。最后修改有效数据的个数。

删除pos位置的n个字符

 

  void erase(size_t pos, size_t len = npos)
  {
    if (len == npos || pos + len > _size)
    {
      _size = pos;
      _str[_size] = '\0';
    }
    else
    {
      int begin = pos+len;
      while (begin <= _size)
      {
        _str[begin-len] = _str[begin];
        begin++;
      }
      _size = _size - len;
    }
  }

这是一个全缺省函数,当传入删除的长度时便表示删除从pos位置开始的所有数据。 就直接将有效数据修改为pos,将pos位置的值置为'\0'。

rsize

 

  void rsize(size_t n, char ch = '\0')
  {
    if (n <= _size)
    {
      _str[n] = '\0';
      _size = n;
    }
    else
    {
      reserve(n);
      while (_size < n)
      {
        _str[_size] = ch;
        _size++;
      }
      _str[_size] = '\0';
    }
  }

半缺省函数,n小于有效数据时相当于删除有效数据。当n大于有效数据时候先开辟空间在循环设置字符。

find(查找字符和查找子串)

  size_t find(char ch, size_t pos = 0)
  {
    for (size_t i = pos; i < _size; i++)
    {
      if (_str[i] == ch)
      {
        return i;
      }
    }
    return npos;
  }
  size_t find(const char* sub, size_t pos = 0)
  {
    const char* p = strstr(_str + pos, sub);
    if (p)
    {
      return p - _str;
    }
    else
    {
      return npos;
    }
  }



对于字符的查找使用循环遍历查找;对于字符串使用strstr库函数查找,在使用指针相加得到位置;

substr(获取子串)

 

  string substr(size_t pos, size_t len = npos)
  {
    string s;
    size_t end = pos + len;
    if (len == npos || pos + len >= _size)
    {
      len = _size - pos;
      end = _size;
    }
    s.reserve(len);
    for (size_t i = pos; i < end; i++)
    {
      s += _str[i];
    }
    return s;
  }

这里也要判断获取的长度,当len未输入值时候表示取到结尾。创建一个新的对象,将获取的每个字符 存到新的对象中,最后返回该对象。

clear(清除数据)

 

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

将有效数据的个数设置成0即可,并不用释放空间


其他的操作符重载

 

  //+=重载 相当于尾插
  String& operator +=(char ch)
  {
    push_back(ch);
    return *this;
  }
  String& operator += (const char* str)
  {
    append(str);
    return *this;
  }
  bool operator<(const String& s)const
  {
    return strcmp(_str, s._str) < 0;
  }
  bool operator==(const String& s)const
  {
    return strcmp(_str, s._str) == 0;
  }
  bool operator<=(const String& s)
  {
    return (*this < s) || (*this == s);
  }
  bool operator>(const String& s)
  {
    return !(*this <= s);
  }
  bool operator>=(const String& s)
  {
    return !(*this < s);
  }
  bool operator<(const String& s)
  {
    return !(*this >= s);
  }
  bool operator!=(const String& s)
  {
    return !(*this == s);
  }

 

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