C++笔记-string(下)

这篇我们自己来简单实现一下string类中的各个接口，来帮助我们更好地理解string类接口的底层原理。

1.构造函数和析构函数

对于构造函数我们要写两种情况：空字符串和非空字符串

因为我们要自己实现string类，所以就不能用std命名空间，这里我们要自己创建一个命名空间，在里面实现string类。

我们之前也讲过string类底层就是一个数组，所以我们在实现时也按数组来实现，并定义数组中数据的大小和容量，就和我们实现顺序表一样。

这里面我先实现了c_str接口，因为我们现在是自定义类型，所以不能直接输出变量，所以实现c_str接口便于我们输出我们实现的字符串。

我们首先讲空字符串的情况：
这里可能有人会疑惑我为什么这样初始化？

可能觉得既然是空字符串，直接定义为null不就好了。我想大多数人的第一想法也是这样，但其实这样写是有问题的。

当我们初始化一个空字符串时，我们调用c_str接口时，返回值是char*类型，而此时字符串是空指针，乍一看没问题，感觉那就输出空指针嘛，没设么没问题啊。

但是char*这个类型比较特殊，它默认是当字符串输出的，所以它会解引用，此时就出问题了，对空指针解引用是很危险的事，所以不能初始化为null。

而字符串在底层保存时，其实会多开辟一块空间，来存储'\0'，所以我们创建一个空间来存放'\0'，_size和_capacity初始化为0即可。

下面讲非空字符串：
给一个默认空字符串也是为了调用但不传参数这种情况，而""这种在底层就是'\0'。

而是为了模拟真实的string类，所以我们创建空间时多创建一个空间来存放'\0'。

再把传入的参数拷贝到我们创建的空间即可。

最后是析构函数：
析构函数就和之前讲的一样，new出来的空间delete就行，再把_str置为null即可。

2.遍历字符串

在遍历字符串中我们要实现的就是size接口，[]符号重载以及迭代器的实现。

首先讲size：
这个就很简单，直接返回_size即可。

下面讲[]符号重载：
[]符号重载我们要实现两种，const类型和非const类型。

实现起来也简单，直接返回是相应位置的值即可。const类型和非const类型区别就是能否通过解引用来改变字符串的内容。

最后是迭代器的实现：

迭代器我们就只实现begin和end，并且每种都实现const类型和非const类型。

迭代器不一定是指针，但在这里实现时我们就用指针来实现，毕竟和指针的作用一样。

实现起来也简单，begin就是返回第一个元素的地址，end就是返回最后一个数据的下一个位置的地址。

3.修改字符串

修改字符串要实现的比较多，我就一个一个讲：
3.1reserve

reserve虽然能扩容也能缩容，但是缩容是分编译器的，并且实现起来较为麻烦，涉及当前未学的知识，所以这里我只实现扩容功能。

1.创建一个临时变量来接收我们扩容后的空间

2.讲当前数组的内容拷贝到新空间中

3.讲究空间销毁，并将_str指向新空间

4._capacity记录新的容量

3.2push_back

push_back就是尾插，注意的点就是要首先判断数组是否满了，满了就要扩容，最后在原_size的位置处插入数据，_size++，再将新_size位置置为'\0'。

3.3append

实现append时要先计算字符串的长度，并判断我们之前的扩容方式扩容后与_size+len谁更大，取更大的作为我们的扩容方式。

接下来就是把字符串拷贝进数组，这里我用memcpy进行拷贝，避免字符串中中间就含有'\0'导致拷贝终止。

注意：拷贝时要拷贝len+1个字符，所以最后一步可写可不写，或者拷贝len个字符，这样就要写上最后一步。

3.4+=运算符重载

实现了push_back和append后，实现+=运算符重载就简单了很多，唯一需要注意的就是我们要返回的是字符串本身，所以要注意返回值是string。

3.5insert

3.5.1插入一个字符

1.assert判断pos是否在有效范围内

2.判断是否需要扩容

3.因为底层数组，所以在中间位置插入一个数据就要将pos位置以后的数据全部向后移一位

4.将pos位置处的值置为要插入的数据

5._size++

至于为什么要把pos强转成int，这是因为我们这个循环的结束条件是i<pos，如果是其他位置当然没问题，但如果是头插那就有问题了。

当时头插时，i只有等于-1时循环才会停止，但是当i等于-1时会出现类型提升的现象，类型提升就是范围小的向范围大的提升，有符号的向无符号的提升，此时i就会向无符号整型提升，-1转为无符号整型是整形最大值，所以这个程序会死循环导致崩溃。

将参数中的pos改为int也能解决问题，但是在底层编译器在实现时用的都是无符号，所以为了保持一致，这里也就用无符号。

3.5.2插入一个字符串

1.assert判断pos是否在有效范围内

2.计算字符串的长度

2.判断是否需要扩容(这里扩容是和append一样的原则)

3.将pos位置以后的值全部向后移动len个位置

4.将字符串一个一个插入数组中，注意字符串的下标是i-pos

5._size+len

3.6erase

这里说明一下，在vs编译器下被const修饰的静态的整型变量是可以在类内定义的，也就是给缺省值，这是一种特殊情况。

因为在底层如果不传参数len，其实有个默认值就是npos，这个值其实是整型的最大值，但在定义时是-1。

1.assert判断pos是否在有效范围内

2.判断是删完还是只删一部分

3.只删一部分直接把pos位置处的值置为'\0'，再将_size移到pos处，这样也算完成了删除

4.只删一部分，这里我用了memmove的方式将pos位置后面的值移到以pos为起始的位置处，其实和后面数据全部向前移len个位置是一样的，当然也可以用循环来实现。

5._size-=len

3.7find

3.7.1查找单个字符

查找单个字符相对简单，遍历整个字符串，找到对应字符就返回下标，没有找到就返回-1。

注意：在参数中有个pos，这个参数给个缺省值0，代表如果不传参数，就默认从下标为0的位置开始查找。

3.7.2查找一个字符串

查找一个字符串这里我使用strstr，这里用strstr来实现会更方便，如果查找成功strstr返回的是首个字符的地址，查找失败返回null。

这里如果查找失败就返回-1，查找成功就返回首个字符的下标。

注意：因为查找成功返回的是首个字符的地址，所以要想返回下标，就需要指针相减来得到。

3.8substr

substr作用就是得到某个区间的字符，所以参数也要给上缺省值。

1.定义空字符串m

2.判断len是否超出范围，超出范围按最大值算

3.提前扩容，提高效率

4.通过循环，将区间上的字符拷贝到m

5.返回m

3.9=符号重载

1.new一个临时空间，注意空间大小是_capacity+1，最后一个位置用来存放'\0'

2.调用memcpy函数将str中的数据拷贝过去

3.delete掉原先的_str，让_str指向新的空间tmp

4.返回*this

3.10<<符号重载

这是我们平常输出所用的符号，这个符号属于ostream流中的，所以参数我们也要用ostream类型。

这里解释一下为什么是两个参数：

这是我们输出时写的形式，可以看出在符号左边是ostream流中定义的变量cout，而参数右边是我们要输出的字符串，所以在实现<<时参数是这两个的原因，并且第一个参数要用引用，道理是和传值调用是一样的，这里就不过多赘述了。

而输出也很简单，遍历整个数组挨个将字符输出即可。

注意：在声明时可以不用把这个重载放在类中，如果要放在类中需要用到友元，这里我是在类外声明和定义的，所以不需要友元声明，并且我在ostream前加上std::是当前类中并没有展开std标准库，而ostream是在标准库中的，下面的<<符号重载也是如此。

3.11clear

clear因为下面>>符号重载需要用到，所以提前写一下。

clear就是将当前字符串清空，所以实现起来也相对简单：

直接将数组第一个位置赋值为'\0'，再将_size和_capacity置为0即可。

3.12>>符号重载

1.清空字符串

2.利用get函数得到输入的每一字符

3.利用循环使str加上每一个输入的字符

注意：1.参数中的str此时不需要加const，因为要对str进行修改

2.解释一下这里为什么这里不用>>符号：
因为>>符号会自动掠过空格和换行符号，而我们输入字符的停止条件就是遇到空格或者换行字符，所以这里不能用>>符号，否则会一直输入不会停止

4.判断字符串

判断字符串就是判断字符串之间的大小情况，而这里实现<和==符号即可，剩下的符号用这两个即可实现。

4.1<符号

1.len1和len2来记录两个字符串的大小

2.i1和i2记录下标

3.以其中一个结束为循环条件，判断大小

4.最后返回的这个表达式是当两个字符串长度不相等时，前面都相等，最后跳出循环判断是true只有表达式这一种情况，其他都是false，所以直接返回这个表达式的结果即可

注意：循环条件是<而不是<=。

4.2==符号实现

前面和<符号实现基本相同，在循环中判断条件作出修改，如果相应位置字符不相等直接返回false。

跳出循环后，只有表达式这一种情况是true，其余情况都为false，所以直接返回表达式即可。

4.3<=符号实现

4.4>符号实现

4.5>=符号实现

4.6!=符号实现

实现了<和==符号后，剩下的符号实现起来就很简单。

这里可能有人会有疑惑：为社么不用strcmp或者memcpy来实现呢？

先解释strcmp：

一般情况下确实没什么问题，但我们要清楚strcmp遇到'\0'会停止，如果字符串中间含有'\0'呢？此时就会出问题，比较就会停止，所以不能用。

memcpy：
memcpy虽然解决了strcmp的问题，但是它面临两个字符串长度不一，到底是按大的走还是按小的走呢？不管按那个走都会面临越界访问的问题，所以不能用。

到最后还是我们得自己来实现。

以上就是string(下)的内容。