C++-手把手教你模拟实现string

简介: C++-手把手教你模拟实现string

1.string的成员变量


模拟实现string只需要三个成员变量,capacity,size,_str,也就是容量,数据大小,指向字符串的指针。


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2.string的构造函数


2.1 使用字符串构造

使用字符串来构造一个string类的对象,这个我建议不需要使用初始化列表,因为很容易出错,并且效率的提升不大。需要注意的是,定义的顺序最好和初始化的顺序一致。_str的空间需要多开一个,用以存放\0,然后将str这个字符串拷贝到_str。

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2.2 无参构造

无参构造必须开一个空间来存放\0,而不是将_str置为nullptr,不然在调用时可能会发生对空指针的解引用。


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2.3通用构造

前面两个构造函数太冗余了,直接合并成一个就可以了,""就是空字符,空字符的末尾就是\0。


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3.string的析构函数

析构函数很简单,就是先delete先清理资源,再释放空间,再将容量和大小置为0.


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4 c_str,size,capacity

c_str返回值是const char*,直接返回_str即可。


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size和capacity就直接返回成员函数即可。

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5. operator[]

这里的返回值是引用,因为我们可能需要修改这个字符,可以加一个assert,判断pos是否合法。

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6.普通迭代器和const迭代器

普通迭代器和const迭代器的区别就是,const迭代器指向的内容不能被修改,所以需要在成员函数后面加上const修饰*this.

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7.reserver

可以开一个新的capacity为n空间,然后将数据拷贝进去,释放掉原来的_str,然后将新的字符串赋值给_str,将capacity置为n.需要注意的是,开空间要比n多一个,用来存放\0。


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8.push_back

首先需要判断一下空间是否满了,满了的话则需要扩容。然后在_size的位置插入字符ch即可,再将_size++,最后将字符串末尾置为\0。

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9.append

首先计算一下当前的_size+len是否大于容量,如果大于则需要扩容,直接使用reserve扩容即可。然后在_str+_size这个位置开始拷贝str,最后将_size更新即可。

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10.operator+=

直接复用push_back和append即可。

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11.insert

在pos位置插入一个字符,可以先判断一下pos是否合理,再判断容量是否足够,然后开始挪动字符,需要注意的是pos是size_t类型,与int类型的end比较的话,while循环会出现死循环,所以需要强转一下,循环结束时就可以在pos位置插入字符了,再将_size++。

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插入字符串的话也差不多,但是需要使用strncpy控制一下长度,因为strcpy会把\0也拷贝进去,这样的话就覆盖掉一个字符了。

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12.erase

erase就是从pos位置开始删除len个字符,len这里我们可以给一个缺省值npos。接下来判断,如果没有给len,则从pos位置开始,将后面的字符串全部删除,如果pos+len>=_size,也就是要删除的部分超过了_size,这两种情况都可以在pos位置置为\0,因为字符串以\0结尾,就相当于删除了后面的字符,再将_size置为pos。


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13.swap

这里可以使用库里面的函数模板来实现。


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14.find

查找字符的话就是直接暴力即可,如果没找到则返回npos。

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查找字符串可以使用strstr,这个函数返回的是指针,如果返回的是空指针,则说明没有找到,否则可以使用返回的指针减去指向原字符串的指针。

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15.substr

substr也是要首先考虑len的长度,然后我们创建一个string的对象str,先开end-pos个空间,然后使用运算符重载+=进行插入,最后返回str。还需要注意的是,返回值是进行了浅拷贝,创建了临时变量,实际上str已经销毁了,返回的是str的临时对象,而string内部有资源,浅拷贝的话有可能会发生问题,所以需要写一个拷贝构造来完成深拷贝。


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16.拷贝构造(深拷贝)


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17.operator=


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18.clear

clear是为了清理数据,不会释放空间。

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源码:

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
static size_t npos = -1;
namespace zxf
{
  class string
  {
  public:
  typedef char* iterator;
  typedef const char* const_iterator;
  iterator begin()
  {
    return _str;
  }
  iterator end()
  {
    return _str + _size;
  }
  const_iterator begin()const
  {
    return _str;
  }
  const_iterator end()const
  {
    return _str + _size;
  }
  //string()
  //{
  //  _capacity = 0;
  //  _size = 0;
  //  _str = new char[1];
  //  _str[0] = '\0';
  //}
  string(const char* str="")
  {
    _capacity = strlen(str);
    _size = _capacity;
    _str = new char[_capacity+1];
    strcpy(_str, str); 
  }
  //s2(s1)传统写法
  //string(const string& s)
  //{
  //  _str = new char[s._capacity + 1];
  //  strcpy(_str, s._str);
  //  _size = s._size;
  //  _capacity = s._capacity;
  //}
  //现代写法
  string(const string& s)
  {
    string tmp(s._str);
    swap(tmp);
  }
  ~string()
  {
    delete[] _str;
    _str = nullptr;
    _capacity = 0;
    _size = 0;
  }
  const char* c_str() const
  {
    return _str;
  }
  size_t size() const
  {
    return _size;
  }
  size_t capacity() const
  {
    return _capacity;
  }
  void reserve(size_t n)
  {
    char* tmp = new char[n + 1];
    strcpy(tmp, _str);
    delete[]_str;
    _str = tmp;
    _capacity = n;
  }
  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';
  }
  void append(const char* str)
  {
    size_t len = strlen(str);
    if (_size + len > _capacity)
    {
    reserve(_size + len);
    }
    strcpy(_str + _size, str);
    _size += len;
  }
  void insert(size_t pos,char ch)
  {
    assert(pos >= 0 && pos <= _size);
    if (_size == _capacity)
    {
    size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
    reserve(newcapacity);
    }
    int end = _size;
    while (end >= (int)pos)
    {
    _str[end+1] = _str[end];
    end--;
    }
    _str[pos] = ch;
    _size++;
  }
  void insert(size_t pos, const char* str)
  {
    assert(pos <= _size);
    size_t len = strlen(str);
    if (_size + len > _capacity)
    {
    reserve(_size + len);
    }
    int end = _size;
    while (end >= (int)pos)
    {
    _str[end + len] = _str[end];
    end--;
    }
    strncpy(_str + pos, str,len);
    _size += len; 
  }
  void erase(size_t pos, size_t len = npos)
  {
    assert(pos < _size);
    if (len == npos || pos + len >= _size)
    {
    _str[pos] = '\0';
    _size = pos;
    }
    else
    {
    strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
    _size -= len;
    }
  }
  void swap(string& s)
  {
    std::swap(_str, s._str);
    std::swap(_size, s._size);
    std::swap(_capacity, s._capacity);
  }
  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* str,size_t pos = 0)
  {
    const char* ptr = strstr(_str, str);
    if (ptr == nullptr)
    {
    return npos;
    }
    else
    {
    return ptr - _str;
    }
  }
  void clear()
  {
    _str[0] = '\0';
    _size = 0;
  }
  string substr(size_t pos = 0,size_t len = npos)
  {
    assert(pos < _size);
    size_t end = pos + len;
    if (len == npos || pos + len >= _size)
    {
    end = _size;
    }
    string str;
    str.reserve(end - pos);
    for (size_t i = pos; i < end; i++)
    {
    str += _str[i];
    }
    return str;
  }
  string& operator+=(char ch)
  {
    push_back(ch);
    return *this;
  }
  string& operator+=(const char* str)
  {
    append(str);
    return *this;
  }
  //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;
  //}
  string& operator=(string s)
  {
    swap(s);
    return *this;
  }
  const char& operator[](size_t pos) const
  {
    assert(pos <= _size);
    return _str[pos];
  }
     char& operator[](size_t pos) 
  {
    assert(pos <= _size);
    return _str[pos];
  }
  private:
  size_t _capacity;
  size_t _size;
  char* _str;
  };
  ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
  {
  for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
  {
    out << s[i];
  }
  return out;
  }
  istream& operator>>(istream& in,string& s)
  {
  char ch;
  in >> ch;
  while (ch != ' ' && ch != '\n')
  {
    s += ch;
    in >>ch;
  }
  return in;
  }
  void Print_string(const string& s)
  {
  for (int i = 0; i < s.size(); i++)
  {
    cout << s[i];
  }
  cout << endl;
  }
  void test_string1()
  {
  string s1("hello world");
  cout<<s1.c_str() << endl;
  string::iterator it = s1.begin();
  while (it != s1.end())
  {
    cout << *it;
    it++;
  }
  cout << endl;
  string::const_iterator cit = s1.begin();
  while (cit != s1.end())
  {
    cout << *cit;
    cit++;
  }
  cout << endl;
  }
  void test_string2()
  {
  string s1("hello world");
  s1 += " ";
  s1 += "zxf";
  string::iterator it = s1.begin();
  while (it != s1.end())
  {
    cout << *it;
    it++;
  }
  cout << endl;
  }
  void test_string3()
  {
  string s1("hello world");
  string s2 = s1;
  cout << s2.c_str() << endl;
  string s3 = s1.substr(2, 4);
  cout << s3.c_str() << endl;
  cout << s3 << endl;
  }
}


今天的分享到这里就结束了,感谢大家的阅读!

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