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string类（上）

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二、模拟实现string类

今天我们来实现一下上篇文章中详细介绍过的接口

1、头文件string.h

#pragma once
#include <iostream>
#include <assert.h>//const和非const迭代器
typedef char* iterator;
typedef const char* const_iterator;namespace little_monster
{class string{public://重载流输入流提取操作符friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const string& s){for (auto ch : s){out << ch;}//范围for一个一个读取return out;}friend std::istream& operator>>(std::istream& in, string& s){s.clear();//清理掉原来的资源char buff[129];size_t i = 0;char ch;ch = in.get();//获取第一个字符while (ch != ' ' && ch != '\n'){buff[i++] = ch;if (i == 128){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();}//持续获取字符，如果满128就存到s中，将i置为0继续获取，直到遇到空格或者换行停止获取if (i != 0){buff[i] = '\0';s += buff;}//如果此时的i不为0，那么就在此位置加一个'\0'，这个位置是有效数据的后一个位置return in;}		//定义一个nposconst static size_t npos = -1;//构造、拷贝、析构函数string(const char* str);string(const string& s);~string();//有关于类容量的接口size_t size() const;//当前数据个数size_t capacity() const;//容量bool empty();//判空void reserve(size_t n);//预留空间void clear();//清理资源void resize(size_t n,char ch);//调整大小并补齐//访问以及遍历的接口char& operator[](size_t pos);const char& operator[](size_t pos) const;//重载下标访问操作符iterator begin();const_iterator begin() const;//迭代器beginiterator end();const_iterator end() const;//迭代器end
//迭代器有很多都是指针，但也有很多不是指针，string类这里的迭代器是指针//类对象修改的接口void push_back(char ch);//尾插一个字符void append(const char* str);//尾插一个字符串string& operator+=(char ch);//尾插一个字符string& operator+=(const char* str);//尾插一个字符串void insert(size_t pos,char ch);//pos位置插入一个字符void insert(size_t pos, const char* str);//pos位置插入一个字符串void erase(size_t pos,size_t len);//pos位置开始往后删除len个字符size_t find(char ch, size_t pos);//从pos位置开始往后查找到第一个ch字符，返回它的索引size_t find(const char* sub,size_t pos);//pos位置开始往后查找到第一个sub指向的字符串，返回第一个字符的索引const char* c_str() const;//类转化为c格式string substr(size_t pos,size_t len);//从字符串pos位置开始提取len个字符string& operator=(string tmp);//重载=操作符//重载运算符接口bool operator<(const string& s) const;bool operator==(const string& s) const;bool operator>(const string& s) const;bool operator<=(const string& s) const;bool operator>=(const string& s) const;bool operator!=(const string& s) const;//类交换函数void swap(string& s);private:char* _str;//指向字符串的指针size_t _size;//字符个数size_t _capacity;//容量};
}

2、常见构造

构造函数、拷贝构造、析构函数

//交换函数
void::string::swap(string& s)
{std::swap(_str, s._str);std::swap(_capacity, s._capacity);std::swap(_size, s._size);//交换值
}//构造函数
string::string(const char* str = "")//给一个缺省值，在无参时为'\0':_size((size_t)strlen(str))//强制类型转换为size_t型, _capacity(_size)
{_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);
}//拷贝构造函数
string::string(const string& s):_str(nullptr),_size(0),_capacity(0)
{string tmp(s._str);swap(tmp);
}//析构函数
string::~string()
{if(_str){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}
}

构造函数new的地方开多一个空间放’\0’,因为是字符串，由于初始化时的顺序是按照声明的顺序，在初始化列表初始化指针_str会因为容量无数据导致随机值，所以我们不用初始化列表初始化指针_str，等它们通过初始化列表初始化完成后再赋初值

拷贝构造函数是拷贝构造的一种方法，创建一个拷贝对象，将该对象按照初始化列表初始化为一个空类，用s的_str指针构造一个tmp类，然后将tmp类的参数与空类的参数进行swap互换，这样此时的空类也就是拷贝对象就有了数据，并且tmp作为一个临时类，会在函数结束后自动调用析构函数析构

析构函数就很简单了，按照delete[]的方式释放空间后将指针_str置为空，然后将容量和大小置为0，但其实容量和大小没必要操作的，这个无所谓

构造函数和拷贝构造调试：

析构函数调试：先析构s2再析构s1

3、容量函数

size、empty、capacity、reserve、clear、resize

函数后面加一个const我们讲过，因为this指针是隐参数，不能在括号里边修饰，后加const修饰的是隐参数this

size_t string::size() const
{return _size;
}size_t string::capacity() const
{return _capacity;
}bool string::empty()
{if (_size == 0){return true;}return false;
}void string::reserve(size_t n)
{if (n > _capacity)//n < _capacity不用预留{char* tmp = new char[n + 1];//创建一个指针tmp指向new出来的n+1大小的字符串位置strcpy(tmp, _str);//将内容拷贝过去delete[] _str;//释放原来的空间_str = tmp;//指针指向tmp的位置_capacity = n;//将容量置为n}//这里不用担心tmp没有置空的问题，因为除了作用域tmp就会销毁，其他人是访问不到的
}void string::clear()
{_str[0] = '\0';_size = 0;
}//将第一个位置放\0，然后size为0就可以使后来的数据覆盖原来的数据，访问时也只有\0void string::resize(size_t n,char ch = '\0')
{if (n <= _size){_str[n] = '\0';}//如果n<=size，就是缩小或者不动，直接在n的位置放一个'\0'就可以了else{reserve(n);//如果n>_size，不管_capacity是多大直接预留出n个位置while (n > _size){_str[_size] = ch;++_size;}//将ch填充进去，ch若是没有就是缺省参数'\0'_str[_size] = '\0';//在最后的位置填一个'\0'}
}

4、访问及遍历

operator[]、begin和end

char& string::operator[](size_t pos)
{assert(pos < _size);return _str[pos];
}const char& string::operator[](size_t pos) const
{assert(pos < _size);return _str[pos];
}iterator string::begin()
{return _str;
}const_iterator string::begin() const
{return _str;
}iterator string::end()
{return _str + _size;
}const_iterator string::end() const
{return _str + _size;
}

范围for用的就是迭代器begin和end
这是还未进入范围for的调试过程

进入范围for，首先找到迭代器begin

然后找到迭代器end

5、类对象修改

operator+=、push_back、append、insert、erase、find、c_str、substr、operator=

void string::push_back(char ch)
{if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);}//空间问题，如果空间为0，则开辟空间_str[_size++] = ch;_str[_size] = '\0';//在最后的位置插入后++，在++后的位置放一个'\0'
}void string::append(const char* str)
{size_t len = strlen(str);//len是字符串有效字符的个数if (_capacity < (len + _size)){reserve(len + _size);}//如果容量较小，就预留出刚刚够的空间strcpy(_str + _size, str);//将str拷贝到_str的后面，strcpy的拷贝是包括'\0'的_size += len;
}string& string::operator+=(char ch)
{push_back(ch);return *this;//复用push_back
}string& string::operator+=(const char* str)
{append(str);return *this;//复用append
}void string::insert(size_t pos, char ch)
{assert(pos <= _size);size_t n = _size + 1;if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);}while (pos < n){_str[n] = _str[n - 1];--n;}_str[pos] = ch;++_size;
}void string::insert(size_t pos, const char* str)
{assert(pos <= _size);size_t len = strlen(str);if (len + _size > _capacity){reserve(len + _size);}int n = (int)_size;while (n >= (int)pos){_str[n + len] = _str[n];--n;}strncpy(_str + pos, str, len);_size += len;
}void string::erase(size_t pos, size_t len = npos)
{assert(pos < _size);if (len == npos || len + pos > _size){_str[pos] = '\0';_size = pos;}//如果len太大，就是从pos开始往后删干净else{size_t begin = pos + len;//这里的begin其实是移动数据的begin而不是删除那段数据的beginwhile (begin < _size){_str[begin - len] = _str[begin];begin++;}//将数据移动到len个位置之前_size -= len;}
}size_t string::find(char ch, size_t pos = 0)
{for (int i = (int)pos; i < _size; i++){if (_str[i] == ch){return i;}}return npos;
}size_t string::find(const char* sub, size_t pos = 0)
{const char* p = strstr(_str, sub);if (p){return p - _str;}return npos;
}string string::substr(size_t pos, size_t len = npos)
{string s;size_t end = pos + len;//找到末尾的位置endif (len == npos || pos + len >= _size){len = _size - pos;end = _size;}//如果len太大就直接从pos位置截取到最后s.reserve(len);//给新创建的类预留len大小的空间for (size_t i = pos; i < end; i++){s += _str[i];}//从pos位置开始，一直到end，输入所需要插入的字符return s;
}string& string::operator=(string tmp)
{swap(tmp);return *this;
}const char* string::c_str() const
{return _str;
}

insert一个字符这里，插入一个字符，就是在最后位置开始往后移动一位，一直到pos位置，这样pos位置就空出来了，再把ch字符填入到pos位置，比较简单

insert字符串也是差不多的方法，插入一个字符串，用类似append那里的方法，先要知道当前的容量够不够容纳这两段字符串，然后不够就用reserve预留空间，然后再将字符从最后面挨个王后移动 len 位次，最后把字符串放里边，当然这次不要’\0’，所以我们用strncpy

find一个字符这里，找到从pos位置开始的第一个字符ch很简单，直接for循环比对就可以了，比较简单

find字符串需要请出C语言中的函数strstr，它可以比对两个指针指向位置的字符串是否有重合的部分，如果有就返回重合那部分的指针，如果没有返回空，指针减去指针得到两指针之间的数据个数

operator=的实现方式是一种极简的方法，也叫现代方法，直接将两者的数据进行交换，参数类tmp在出作用域也会自动调用析构函数销毁，代码简洁，很方便

6、流插入流提取重载

代码搁上边头文件里

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今日分享就到这了~