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[C++知识库]猿创征文|——C++|string类模拟实现|构造函数的实现|operator和迭代器拷贝构造|赋值运算符重载|reverse|push_back|operator+= |append

目录

构造函数的实现

?operator 和迭代器

拷贝构造?

赋值运算符重载

reverse|push_back|operator+= |append

insert?

find

流提取和流插入重载?

?substr

operator系列?

resize?

?注意事项

string的拷贝问题?


构造函数的实现

namespace bit
{
	class string
	{
	public:
		string(const char *str)
			:_str(str)
		{}
	private:
		char* _str;
		size_t _size;
		size_t _capacity;
	};
}

?这种写法会报错,因为不能用const char *类型来初始化char *类型的实体

?解决办法,采用动态开辟空间,因为以后要用到增删查改

namespace bit
{
class string
	{
	public:
		string(const char* str)
			:_str(new char[strlen(str) + 1])
			, _size(strlen(str))
			,_capacity(strlen(str))
		{
			strcpy(_str, str);
		}
	private:
		char* _str;
		size_t _size;
		size_t _capacity;
	};
}

这里给_str多开了一个空间,是因为要存放/0

优化后

	class string
	{
	public:
		string(const char *str)
			:_str(new char[strlen(str)+1])
			, _size(strlen(str))
			,_capacity(0)
		{
			strcpy(_str, str);
		}
		string()
			:_str(new char[1])
			, _size(0)
			, _capacity(0)
		{
			_str[0] = '\0';
		}
		const char* c_str()const
		{
			return _str;
		}
		~string()
		{
			delete[]_str;
			_str = nullptr;
			_size = _capacity = 0;
		}
	private:
		char* _str;
		size_t _size;
		size_t _capacity;
	};

一个构造函数是针对传参,一个是针对没有传参

如果给的是空指针

?

在打印s2的时候会崩溃

?初始化列表里面初始化的是空指针,但c_const返回类型是char *,返回的是_str,如果传的是空指针,则解引用空指针就会报错,所以这里传参不能传空指针

?给缺省值对构造函数进行优化

?strlen效率是O(N),这里使用了三次

我们可这样修改,但是在初始化列表中,要注意先声明的先初始化

最好别使用初始化列表,以防出错

?

namespace bit
{
	class string
	{
	public:
		string(const char* str="\0")
		{
			_size = strlen(str);
			_capacity = _size;
		_str = new char[_capacity + 1];
			strcpy(_str, str);
		}
		/*string()
			:_str(new char[1])
			, _size(0)
			, _capacity(0)
		{
			_str[0] = '\0';
		}*/
		const char* c_str()const
		{
			return _str;
		}
		~string()
		{
			delete[]_str;
			_str = nullptr;
			_size = _capacity = 0;
		}
	private:
		char* _str;
		size_t _size;
		size_t _capacity;
	};
	void test_string1()
	{
		string s1("hello world");
		string s2;
		cout << s1.c_str() << endl;
		cout << s2.c_str() << endl;
	}
}

?operator 和迭代器

?迭代器左闭右开

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

?const迭代器

拷贝构造?

?在自己没有写拷贝构造的情况下,进行拷贝会出错,因为系统默认的拷贝是值拷贝,会导致s1的str和str2的str指向同一块空间,前面博客有写到过

?这里可以看到俩个_str的地址一样

?调用析构函数的时候先把str2的_str置空,但可以看到s1的_str没被置空,也就是说存储数组的地址析构完str2的之后,已经变为空了,但是s1的_str仍然指向这块位置,接下来系统会对s1进行析构,对s1一析构就报错,因为这块空间已经被释放过一次了

?解决办法,让str2指向另一块空间,把s1的值拷贝下来即可,释放的时候各自释放各自的,这中方法叫深拷贝

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

此时他们的地址不一样?,就不会出现析构俩次的问题

.比较懒得一种写法

	string(const string& s)
		{
			string tmp(s._str);
			swap(_str, tmp._str);
			swap(_size, tmp._size);
			swap(_capacity, tmp._capacity);
		}
	string s1("hello world");
		string s2(s1);

这个程序能完成拷贝构造,但是有一个缺陷,tmp是局部对象,出了作用域会调用析构函数,析构函数

?? ?string tmp(s._str);这条语句调用的是构造

这个写法会崩溃,执行完第一条语句后会tmp和s1一模一样

之后可以把tmp的值给s(s2)

由于是swap函数,s2一开始是一堆随机值,交换之后这些随机值给了tmp,之后调用析构函数,析构不能对tmp的随机空间进行释放,所以会崩溃

稍作修改,稍微初始化以下就行

	string(const string& s)
			:_str(nullptr),
			_size(0),
			_capacity(0)
		{
			string tmp(s._str);
			swap(_str, tmp._str);
			swap(_size, tmp._size);
			swap(_capacity, tmp._capacity);
		}

?我们也可自己写一个swap

	void swap(string& tmp)
		{
				::swap(_str, tmp._str);//库里面的swap
				::swap(_size, tmp._size);
				::swap(_capacity, tmp._capacity);
			}
		string(const string& s)
			:_str(nullptr),
			_size(0),
			_capacity(0)
		{
			string tmp(s._str);
			swap(tmp);//this->swap
		}

?

注意:

string tmp(s._str)//调用的是构造
strint tmp(s)//调用的是拷贝构造

赋值运算符重载

?如果不写赋值,系统默认的是浅拷贝的赋值,也会出现错误


?

string s1("hello world");

string s3="11111111111";

?s3=s1;

浅拷贝会让s1的_str和s3的_str指向同一块空间,但s1存储hello world的这块空间就找不到了,同样的析构的时候也会析构俩次

拷贝的时候要考虑到释放s3的原数组空间,然后再建一个新的数组,再把s1数据放进去

我们这样写即可,delete有自动检查机制

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

这种方法有个缺陷,语法上允许自己给自己赋值,但如果用上面的自己给自己赋值就会出错,因为一开始就把数组空间就释放了

string& operator=(const string& s)
		{
			if (this != &s)//这个是取地址
			{
				delete[]_str;
				_str = new char[s._capacity + 1];
				strcpy(_str, s._str);
				_size = s._size;
				_capacity = s._capacity;
				return *this;
			}
			return *this;
		}

或者下面这种方法也可以

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

以上写法比较传统,下面介绍现代写法

void swap(string& tmp)
		{
				::swap(_str, tmp._str);//库里面的swap
				::swap(_size, tmp._size);
				::swap(_capacity, tmp._capacity);
			}
string& operator=(const string& s)
		{
			if (this != &s)
			{
				string tmp(s);
				swap(tmp);
			}
			return *this;
		}

s1=s3

先l利用构造函数把s3的数据拷贝tmp,构造函数的写法,让s3和tmp数组的地址不同

?然后交换即可

tmp是局部对象,除了作用域要析构

?

?string类的swap和库里面的swap区别:

string里面非常简单,直接交换成员变量

库里面会定义一个对象,通过第三方进行交换

下面这种写法会不断调用赋值重载

	string& operator=(string s)
		{
			swap(s);
			return *this;
		}

也可这样写,利用传值传参的中间变量,直接进行交换

reverse|push_back|operator+= |append

	void reserve(size_t n)//保留数据
		{
			if (n > _capacity)
			{
				char* tmp = new char[n + 1];
				strcpy(tmp, _str);
				delete[]_str;
				_str = tmp;
				_capacity = n;
			}
		}
		void push_back(char ch)
		{
			if (_size==_capacity)
			{
				reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);
			}
			_str[_size] = ch;
			++_size;
			_str[_size] = '\0';
		}
string& operator+=(char ch)
		{
			push_back(ch);
			return *this;
		}

	void append(const char* str)
		{
			size_t len=strlen(str);
			if (_size + len > _capacity)
			{
				reserve(_size + len);
			}
			strcpy(_str + _size, str);
		}
void append(const string& s)//函数重载
		{
			append(s._str);
		}

也可用append实现+=

string& operator+=(char* str)
		{
			append(str);
			return *this;
		}

insert?

	void reserve(size_t n)//保留数据
		{
			if (n > _capacity)
			{
				char* tmp = new char[n + 1];
				strcpy(tmp, _str);
				delete[]_str;
				_str = tmp;
				_capacity = n;
			}
		}	
string& insert(size_t pos, char ch)
		{
			assert(pos <= _size);
            if(_size==_capacity)
          {
			reserve(_capacity==0?4:_capacity*2);
          }
			size_t end = _size;
			while (end >= pos)
			{
				_str[end + 1] = _str[end];
				end--;
			}
			_str[end + 1] = ch;
			++_size;
			return *this;
		}

pos=0,这里会报错,因为end会越界,end是size_t类型,0减1之后,是一个很大的数字

这样修改即可

string& insert(size_t pos, char ch)
		{
			assert(pos <= _size);
			reserve(_capacity==0?4:_capacity*2);
			size_t end = _size+1;
			while (end > pos)
			{
				_str[end ] = _str[end-1];
				end--;
			}
			_str[end] = ch;
			++_size;
			return *this;
		}

插入字符串

		string& 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)
			{
				_str[end] = _str[end - len];
				end--;
			}
			strncpy(_str + pos, str, len);
			_size += len;
			return *this;
		}

通过insert就可以把push_back和append改了

如果用const修饰就可以在声明的时候给缺省值,这是C++特例,const静态处理

find

可用C语言的strstr(子串查找算法)

	size_t find(char ch,size_t pos=0)
		{
			assert(pos < _size);
			for (int i = pos; i < _size; ++i)
			{
				if (ch == _str[i])
					return i;
			}
			return npos;
		}
		size_t find(const char* sub, size_t pos = 0)const
		{
			assert(pos < _size);
			assert(sub);
			const char* ptr = strstr(_str + pos, sub);
			if (ptr == nullptr)//如果没找到
			{
				return npos;
			}
			else
			{
				return (ptr - _str);//指针相减,返回下标
			}
		}

流提取和流插入重载?

之前我们写过流插入和流提取,用了友元,这里可以不使用友元, 因为以前的友元要访问私有,而这里不需要,所以可以不用友元

ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
	{
		for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
		{
			out << s[i];
		}
		return out;
	}

流提取时要注意 cin和scanf获取不到空格和换行,会把空格和换行认定为字符和字符间的间隔

	istream& operator>>(istream& in, string& s)
	{
		//如果输入字符串很长,不断+=,频繁扩容,效率很低
		char ch;
		ch = in.get();
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			s += ch;
			ch = in.get();
		}
		return in;
	}

但是存在一个问题,会和库里面的string产生差异,库里面不会打印拷贝构造的内容,而且输入的字符串如果很长,就会不断的+=,也就意味着要频繁的扩容,效率特别低

?可这样修改,避免频繁扩容

	istream& operator>>(istream& in, string& s)
	{
		char ch;
		ch = in.get();
		const size_t N = 32;
		char buff[N];
		size_t i = 0;
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			buff[i++] = ch;
			if (i == N - 1)
			{
				buff[i] = '\0';
				s += buff;
				i = 0;
			}
			ch = in.get();
		}
		buff[i] = '\0';
		s += buff;
		return in;
	}

?substr

	string substr(size_t pos, size_t len = npos)
		{
			assert(pos < _size);
			size_t realLen = len;//默认给5
			if (len == npos ||pos+len>_size)
			{
				realLen = _size - pos;
			}
			string sub;
			for (size_t i = 0; i < realLen; ++i)
			{
				sub += _str[pos + i];
			}
			return sub;
		}

operator系列?

	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) const
		{
			return *this > s || *this == s;
		}

		bool operator<=(const string& s) const
		{
			return !(*this > s);
		}

		bool operator<(const string& s) const
		{
			return !(*this >= s);
		}

		bool operator!=(const string& s) const
		{
			return !(*this == s);
		}

?利用C语言中的strcmp进行比较

resize?

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

?注意事项

vs下的string做了一些特殊的处理,这里的值本来应该是12(内存对齐),但结果却是28

?

?这是因为vs下面进行了一些优化,这是因为vs多开了一个16字节的数组,

?

相当于如果总体大小<16,字符串存在buff数组中,如果>=16,存在_str指向的堆空间上?

string的拷贝问题?

?浅拷贝缺陷:

1.析构俩次

2.一个对象修改影响另外一个对象

解决方案:针对问题1:增加一个引用计数

如果有n个对象指向这块空间就计数为n,这里有俩个就计数为2

?每个对象析构时,--引用计数,最后一个析构的对象释放空间

第二个问题解决办法:写时拷贝,(本质,延迟拷贝,谁去写,谁做深拷贝。没人写就赚了)

这种解决办法叫引用计数+写时拷贝

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