SQL之string的使用与模拟实现

SQL之string的使用与模拟实现

  • 1.官方库中string类的使用接口
    • 1.1 工具网站搜索string类的使用
    • 2.2string类的常用接口说明
  • 2.模拟实现重要/常用的成员函数接口
    • 2.1 准备工作
      • 2.1.1. 解决命名冲突
      • 2.1.2. 成员变量
      • 2.1.3. 默认成员函数——构造函数/拷贝构造函数/析构函数
      • 2.1.4赋值运算符重载
    • 2.2成员函数模拟模拟实现
      • 2.2.1. string类对象的容量操作
      • 2.2.2. string类对象的访问及遍历操作
      • 2.2.3. string类对象的修改操作
      • 2.2.4. string类非成员函数——流插入，流输出
      • 2.2.5 swap交换

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1.官方库中string类的使用接口

1.1 工具网站搜索string类的使用

  • 这里提供个大家一个查询官方库中各个函数的使用方法的网站链接: https://cplusplus.com/
    打开后是这个界面：
    在这里插入图片描述
  • 然后点击红色框框——切换老版本，因为新版本不支持查询搜索，老版本支持：
    在这里插入图片描述
  • 我们这里可以进行搜索string。
    在这里插入图片描述
    这里就会显示所有的string类中的成员函数，也可以点击进行详细的功能显示。

2.2string类的常用接口说明

  1. string类对象的常见构造
(constructor)函数名称功能说明
string() （重点）构造空的string类对象，即空字符串
string(const char* s) （重点）用C-string来构造string类对象
string(size_t n, char c)string类对象中包含n个字符c
string(const string&s)（重点） 拷贝构造函数
int main()
{string s1;//这种写法就等于string s1()这种写法，但是不能这样写，//因为编译器可能会把不能分辨他是一个函数还是一个对象string s2("hello world");string s3(4, 'a');string s4(s2);cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;cout << s3 << endl;cout << s4 << endl;return 0;
}

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  1. string类对象的容量操作
函数名称功能说明
size（重点）返回字符串有效字符长度
length返回字符串有效字符长度
capacity返回空间总大小
empty （重点）检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false
clear （重点）清空有效字符
reserve （重点）为字符串预留空间**
resize （重点）将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充

注意：

  1. size()与length()方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了与其他容器的接口保持一
    致，一般情况下基本都是用size()。
  2. clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。
  3. resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，不同的是当字
    符个数增多时：resize(n)用0来填充多出的元素空间，resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的
    元素空间。注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，可能会改变底层容量的大
    小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。
  4. reserve(size_t res_arg=0)：为string预留空间，不改变有效元素个数，当reserve的参数小于
    string的底层空间总大小时，reserver不会改变容量大小
int main()
{string s1("hello world");cout << "size:" << s1.size() << endl;//这个等同于lengthcout << "capacity:" << s1.capacity() << endl;s1.resize(13);cout << "size:" << s1.size() << endl;cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl;s1.reserve(20);cout << "size:" << s1.size() << endl;//这个等同于lengthcout << "capacity:" << s1.capacity() << endl;s1.clear();if (s1.empty()){cout << "内容清空" << endl;}return 0;
}

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  1. string类对象的访问及遍历操作
函数名称功能说明
operator[] （重点）返回pos位置的字符，const string类对象调用
begin+ endbegin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器
rbegin + rendrbegin获取最后一个字符下一个位置的迭代器 + rend获取第一个字符位置的迭代器
范围forC++11支持更简洁的范围for的新遍历方式
int main()
{string s1("hello world");for (int i = 0; i < s1.size(); i++){cout << s1[i];}cout << endl;string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it;it++;}cout << endl;string::reverse_iterator ri = s1.rbegin();while (ri != s1.rend()){cout << *ri;ri++;}cout << endl;return 0;
}

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  1. string类对象的修改操作
函数名称功能说明
push_back在字符串后尾插字符c
append在字符串后追加一个字符串
operator+= (重点)在字符串后追加字符串str
c_str(重点)返回C格式字符串
find + npos(重点)从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符在字符串中的位置
rfind从字符串pos位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置
substr在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回
int main()
{string s1("hello world");cout << s1.c_str() << endl;s1.push_back('!');cout << s1 << endl;s1.append(" I am user");cout << s1 << endl;s1 += " !";cout << s1 << endl;int pos = s1.find('!');cout << pos << endl;pos = s1.rfind('!');cout << pos << endl;return 0;
}

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  1. string类非成员函数
函数功能说明
operator+尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低
operator>>（重点） 输入运算符重载
operator<<（重点） 输出运算符重载
getline （重点）获取一行字符串
relational operators （重点）大小比较

这里说明一下getline，其他的在模拟实现里讲解。
我们正常输入一个字符串的时候大家可能都会想先想到cin输入流，但是cin遇到空格或者换行时停止输入。
所以如果我们要输入一个字符串，包含空格的化就要用到getline。

int main()
{string s1;getline(cin, s1);cout << s1 << endl;return 0;
}

2.模拟实现重要/常用的成员函数接口

2.1 准备工作

2.1.1. 解决命名冲突

首先要模拟string类，我们就要创建一个类，但是如果我们直接创建一个string类的话，会和库里面的string类相互冲突，于是就要用到我们前面的知识点——命名空间。我们可以把我们自己写的string类写在我们自己定义的一个命名空间里面，这样就避免了冲突。

namespace qfw
{class string{//……};
}

2.1.2. 成员变量

要模拟实现一个sting类，首要的是要弄明白string类的内部结构，最重要的就是它的成员变量有哪些。从上面的 使用情况来看，我们可以判断首先有存放字符串的一个指针_str，再就是string的容量_capacity，以及string的字符个数_size。这我们也可以结合之前的数据结构中的单链表来类比。

   private:char* _str = nullptr;size_t _capacity = 0;size_t _size = 0;const static size_t npos = -1;//全部变量，用来部分成员函数的默认参数

2.1.3. 默认成员函数——构造函数/拷贝构造函数/析构函数

  • 构造函数的设计
    上面的使用情况，我们可以知道，构造函数有四种情况1.空构造，2.字符串构造，3.n个字符构造，4.拷贝构造
    这里我们可以将其总结成两大类别：1.空构造，2.有参构造。
    所以这里要设计成缺省参数。
       string(const char* str = ""){_size = strlen(str);_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];//这里多开一个空间给"\0"strcpy(_str, str);}

这里能不能吧默认参数写成const char* str = nullptr，答案是不能，因为如果时空构造的话，str=nullptr这个时候strlen()计算大小的时候就相当于对str进行解引用，也就是对nullptr进行解引用了。

  • 拷贝构造
    如果这里我们不自己写拷贝构造的话，编译器就会调用默认拷贝构造，就是浅拷贝。但是这里我们成员变量中有指针，而且这个指针是后续用来动态开辟内存的，也就是说涉及到了动态的资源管理。这个问题我们之前的章节也有讲过，如果是用浅拷贝的话就会出现野指针的问题，也就是所同一块空间被释放了两次，所以这里就不能使用浅拷贝，而是要用深拷贝。
     string(const string& s){_str = new char[s._capacity + 1];//这里多开一个空间给"\0"_size = s._size;_capacity = s._capacity;strcpy(_str, s._str);}

这里也有第二种写法：

string(const string& s)
{string tmp(s._str);swap(tmp);
}

注：swap函数后面模拟实现中有写到。
这种写法巧妙的服用了默认构造函数。
在这里插入图片描述

  • 析构函数
    析构函数就像对于比较简单，直接释放就行。
      ~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = 0;_capacity = 0;}

2.1.4赋值运算符重载

string& operator=(const string& s)
{char* tmp = new char[s._capacity + 1];//先开辟一块新的空间delete[] _str;//释放原来的空间_str = tmp;//指向新的空间strcpy(_str, s._str);//将值拷贝到新的空间_size = s._size;_capacity = s._capacity;return *this;
}

这里也有第二种写法：

	string& operator=(string s)//注意这里是传值操作，并且不能别const修饰{swap(s);return *this;}

这里同样巧妙服用了拷贝构造。
在这里插入图片描述

2.2成员函数模拟模拟实现

2.2.1. string类对象的容量操作

	size_t size(){return _size;}size_t capacity(){return _capacity;}bool empty()const{return _size == 0;}void clear(){_str[0] = '\0';_size = 0;}void reserve(size_t n){if (n > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];//这里多开一个空间给"\0"strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}void  resize(size_t n, char c = '\0){if (n > _capacity){reserve(n);}if (n <= _size){_str[n] = '\0';_size = n;}else{int cout = n - _size;for (int i = _size; i < n; i++){_str[i] = c;_size++;}_str[_size] = '\0';}}

2.2.2. string类对象的访问及遍历操作

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& operator[](size_t pos) const//引用返回的两个好处：1.减少拷贝。2.修改返回值 //只读
{assert(pos <= _size);return _str[pos];
}char& operator[](size_t pos)//引用返回的两个好处：1.减少拷贝。2.修改返回值 //可读可写
{assert(pos <= _size);return _str[pos];
}

2.2.3. string类对象的修改操作

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(len + _size);}strcpy(_str + _size, str);_size += len;
}string& operator+=(char ch)
{push_back(ch);return *this;
}string& operator+=(const char* str)
{append(str);return *this;
}const char* c_str() const
{return _str;
}size_t find(char ch, size_t pos = 0) const
{assert(pos < _size);for (int i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == ch)return i;}return npos;
}size_t find(const char* str, size_t pos = 0) const
{assert(pos < _size);char* ret = strstr(_str, str);if (ret){return ret - _str;}return npos;
}string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) const
{string tmp;assert(pos < _size);size_t end = pos + len;if (len == npos || pos + len >= _size){end = _size;}tmp.reserve(end - pos);for (int i = pos; i < end; i++){tmp += _str[i];}return tmp;
}
void insert(size_t pos, char ch)
{assert(pos <= _size);if (_size == _capacity){size_t newCapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;reserve(newCapacity);}size_t end = _size + 1;while (end != pos){_str[end] = _str[end - 1];--end;}_str[end] = ch;_size++;//return *this;
}void insert(size_t pos, const char* str)
{assert(pos <= _size);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--;}_size += len;strncpy(_str + pos, str, len);//return *this;
}void erase(size_t pos = 0, 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;}//return *this;
}

2.2.4. string类非成员函数——流插入，流输出

ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
{for (int i = 0; i < s.size(); i++){out << s[i];}return out;
}istream& operator>>(istream& in, string& s)
{s.clear();char ch;in.get(ch);while (ch != ' ' && ch != '\n'){s += ch;in.get(ch);}return in;
}

2.2.5 swap交换

void swap(string& s)
{std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);
}

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