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较为深入的了解c++中的string类(2)

news 2025/7/13 6:27:25

较为深入的了解c++中的string类(2)

那么我们现在接下来的学习主要就是通过复现string类中的一些函数, 也就是我们直接把string类中一些比较重要的东西写出来, 从创造string类的角度去更加深入的理解string中一些比较重要的逻辑.

注意:

这里不是完完全全的按照c++库里面的去仿写, 而是挑一些重点的逻辑功能写出来. 和库里面的string类是不同的. 只能说类似, 相似, 沿用库里面的设计思路大概的写出一个类似的.

概要:

string类, 其实就是我们之前学的数据结构, 尤其参考顺序表这个数据结构. 我们要复现的, 无非就是增删查改这戏操作, 以及c++中一些独特的逻辑, 比如构造函数, 析构函数, 以及一些重载.

这里我先将完整的代码贴出来给大家：

string.h

#include <cassert>
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;namespace lx
{class string{private:size_t _capacity = 0;size_t _size = 0;char* _str = nullptr;const static size_t npos = -1;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;}const char* c_str() const{return _str;}size_t size() const{return _size;}string(const char* str = "");string(const string& s);string& operator=(const string& s);~string();const char& operator[](size_t pos) const;char& operator[](size_t pos);void reserve(size_t n);void push_back(char ch);void append(const char* str);string& operator+=(char ch);string& operator+=(const char* str);void insert(size_t pos, char ch);void insert(size_t pos, const char* str);void erase(size_t pos, size_t len = npos);void swap(string& s);size_t find(char ch, size_t pos = 0);size_t find(const char* str, size_t pos = 0);string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos);void clear();};istream& operator>>(istream& in, string& s);ostream& operator<<(ostream& out, const string& s);
}

string.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "string.h"namespace lx
{//注意：缺省值在函数声明的时候给上就好了//定义里就不要再写一次缺省值了//同样的，后面的缺省函数也是string::string(const char* str)//构造函数{_size = strlen(str);_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}//拷贝构造传统写法/*string::string(const string& s){_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_capacity = s._capacity;_size = s._size;}*///现代拷贝构造string::string(const string& s){string tmp(s._str);swap(tmp);}//赋值重载传统写法string& string::operator=(const string& s){if (this != &s)//避免自己给自己赋值{char* tmp = new char[s._capacity + 1];strcpy(tmp, s._str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = s._capacity;_size = s._size;}return *this;}//赋值重载现代写法1/*string& string::operator=(const string& s){if (this != &s){string tmp(s);swap(tmp);			}return *this;}*///赋值重载现代写法2/*string& string::operator=(string s){swap(s);return *this;}*/string::~string()//析构函数{delete[] _str;_str = nullptr;_size = 0;_capacity = 0;}const char& string::operator[](size_t pos) const//[]重载(只读){//判断pos位置是否合法assert(pos <= _size);return _str[pos];}char& string::operator[](size_t pos)//[]重载(可读可写){//判断pos位置是否合法assert(pos <= _size);return _str[pos];}void string::reserve(size_t n){if (n > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}void string::push_back(char ch){//判断空间是否足够插入新字符if (_size == _capacity)//按正常逻辑来说，_size是不会大于_capacity的{size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 15 : _capacity * 2;reserve(newcapacity);}_str[_size] = ch;_size++;_str[_size] = '\0';}void string::append(const char* str){size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}strcpy(_str + _size, str);_size += len;}string& string::operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}string& string::operator+=(const char* str){append(str);return *this;}void string::insert(size_t pos, char ch){assert(pos <= _size);//判断空间是否足够插入新字符if (_size == _capacity)//按正常逻辑来说，_size是不会大于_capacity的{size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 15 : _capacity * 2;reserve(newcapacity);}size_t end = _size + 1;while (end > pos){_str[end] = _str[end - 1];end--;}_str[pos] = ch;_size++;}void string::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;/*size_t k = pos;for (size_t i = len; i > 0; i--){for (size_t end = _size + 1; end > k; end--){_str[end] = _str[end - 1];}_size++;k++;}strncpy(_str + pos, str,len);_size++;*/}void string::erase(size_t pos, size_t len){assert(pos <= _size);if (len == npos || pos + len >= _size){_size = pos;_str[pos] = '\0';}else{strcpy(_str + pos, _str + pos + len);_size -= len;/*for (size_t i = len; i > 0; i--){if (pos + len > _size)break;_str[pos] = _str[pos + len];pos++;}_size -= len;_str[_size] = '\0';*/}}void string::swap(string& s){std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}size_t string::find(char ch, size_t pos){for (int i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == ch){return i;}}return npos;//}size_t string::find(const char* str, size_t pos){assert(pos <= _size);const char* result = std::strstr(_str + pos, str);if (result != nullptr){return result - _str;//}else{return npos;}}string string::substr(size_t pos, size_t len){if (len == npos){len = _size - pos;}assert(pos+len <= _size);string tmp;for (size_t i = pos; i < pos+len; i++){tmp.push_back(_str[i]);}return tmp;}/*string string::substr(size_t pos, size_t len){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;}*/void string::clear(){_size = 0;_str[0] = '\0';}istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();char buff[128];char ch = in.get();int i = 0;while (ch != ' ' && ch != '\n'){buff[i++] = ch;if (i == 127){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}ostream& operator<<(ostream& out, const string& s){for (auto ch : s){out << ch;}return out;}
}

main.cpp//测试用的//我已经将框架搭好了，大家想要测试什么按照test1的模板写就ok了

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "string.h"namespace lx
{void test1(){string s1("hello");cout << s1 << endl;}}
int main()
{lx:: test1();return 0;
}

讲解：

string类里的成员变量

在这里插入图片描述

迭代器的实现

在这里插入图片描述

看完迭代器的实现逻辑之后，大家可能会小瞧迭代器，觉得不过如此，不过这个东西设计出来肯定是有它的用处的，其次就是不是所有容器里面的迭代器都是如此实现的。不同容器中的迭代器是基于容器自身的特点来实现的，string类的迭代器能如此实现，主要就是根据string类的结构特点来设计的，因为string类其实就是用来管理字符数组的嘛，也可以看作是顺序表，他们底层的物理结构是连续的。啥意思？数组的存储在物理空间中是连续存储的，不会断断续续的像链表一样，像树一样。所以string类的迭代器看起来才如此简单（那是因为string类的底层物理结构就比较简单。）

范围for

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构造函数

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析构函数

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swap函数

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拷贝构造

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赋值重载

在这里插入图片描述

由于现代赋值重载其实就是调用了拷贝构造，所以赋值重载现代写法和传统写法两种的区别就取决于你拷贝构造使用的是哪种写法，也就是说赋值重载的现代和传统的区别取决于拷贝构造。传统的赋值重载s1（现有对象），s2（被赋值对象）两种数据和内容是一样的，现代的赋值重载的结果取决于拷贝构造的写法，如果拷贝构造的写法是传统的，那么传统的赋值重载和现代的赋值重载没区别，如果拷贝构造函数用的是现代的，则传统的赋值重载和现代的赋值重载有可能有区别。_capacity可能会不一样。