探索C++标准模板库（STL）：String接口实践+底层的模拟实现（中篇）

 

前引：上一篇文章小编已经整理出了String的常用接口，梳理了各个接口的功能、参数，如何使用等各种实例。本篇文章将带大家看看String这些接口的实践使用，探索这些接口的实用性，是如何增加代码效率的。在本篇文章的末尾，还奉上了部分底层的模拟实现，String类的使用是有趣的，下面我们来从实践中感受String类带给我们的快捷、效率！

目录

string类的模拟实现

构造初始化

析构函数

流提取

流插入

大小比较

拷贝构造

赋值运算符重载

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string类的模拟实现

下面我们来实现String的底层，解读String的原理：

std库里面的String有它的专属空间，也就是C++库

下面我们来命名自己的空间，同时String是一个类，我们需要实现：自定义空间+一个类

namespace Space
{class string{};
}

构造初始化

观察库里面的 string 初始化特点：

可以看到它的变量有三个：size、capacity、字符空间

下面我们来自己实现它的构造初始化：

初始化size、capacity、空间、存储

//自定义构造
string(const char* allocator):_size(strlen(allocator)),_capacity(2*_size+1)
{try{_allocator = new char[_capacity];}catch (const exception& _allocator){cout << "空间开辟失败" << endl;}//存储strcpy(_allocator, allocator);
}

效果展示：

 可以看到是没有问题的，但是我们平常是可能按下面的方式初始化的：

string S;

所以我们还得再写一个无参默认构造，如下：

注意：不能是全缺省的，否则参数相同，编译器无法区分

//默认构造
string():_size(0), _capacity(10)
{try{_allocator = new char[_capacity];}catch (const exception& _allocator){cout << "空间开辟失败" << endl;}
}

以上我们的构造初始化就写好了，可以随时应对各种初始化情况，总代码如下：

namespace Space
{class string{public://默认构造string():_size(0), _capacity(10){try{_allocator = new char[_capacity];}catch (const exception& _allocator){cout << "空间开辟失败" << endl;}}//自定义构造string(const char* allocator):_size(strlen(allocator)),_capacity(2*_size+1){try{_allocator = new char[_capacity];}catch (const exception& _allocator){cout << "空间开辟失败" << endl;}//存储strcpy(_allocator, allocator);}private:size_t _size;size_t _capacity;char* _allocator;};
}

析构函数

这个函数很简单，释放空间，改变 size、capacity这些就可以了，如下：

//析构
~string()
{delete[]_allocator;_size = 0;_capacity = 0;cout << "释放成功" << endl;
}

流提取

在上面我们已经实现了读取函数，但是追求方便，且两者有很大区别，比如： 

cout << S1.Read() << endl;
cout << S1 << endl;

ostream& operator<<(ostream& out, const string& _stl) //没有找命名空间里面
{for (auto ac : _stl){cout << ac;}return out;
}

注意：不能在成员函数中实现，因为this指针会抢占第一个操作符位置，所以我们放在外面实现

区别：

C的字符数组，以\0为终止算长度

String不看\0，以size为终止长度，例如：

这样看虽然没有什么区别，但是如果添加上\0就有很大的变化了

可以看到流提取是不受\0影响的，所以我们需要注意这个点，字符的打印在流提取不受\0影响 

为什么流提取的实现需要以ostream&作为返回值

（1）允许多次连续提取

（2）避免流对象的开销，规定直接传引用

strcpy与memcpy的区别

特性	strcpy	memcpy
参数类型	char*	void*
终止条件	遇到\0停止	按指定字节数完成复制
长度控制	自动计算	显式指定
数据安全	高风险	可控风险
适用场景	纯字符串操作	任意内存数据复制

所以对于字符串我们需要根据形式区分二者的拷贝，否则会出很大的问题  

流插入

在模拟流插入时我们同样要注意this指针的问题，因此需要在成员函数外面定义

我们看下面的问题：

注意（1）：所以我们需要在输入之前清理之前原本的字符，然后重置_size，效果如下： 

 注意（2）：我们每次调用+=，都会开辟空间，效率可以优化，先存进数组里面，再最后统一拷                         贝 

istream& operator>>(istream& in, string& _stl)
{//清理缓冲区_stl.clear();//输入元素char c = in.get();//临时数组int i = 0;char buff[128] = "\0";//直到c结束while (c != '\n' && c != '\0'){//先存入buff数组buff[i++] = c;//如果临时数组满了，就给_stlif (i == 127){memcpy(_stl._allocator, buff, i);//重置数组i = 0;}//_stl += c;//注意get会自动向后移动c = in.get();}//如果i没有重置，说明没有发生存满if (i != 127){for (int j = 0; j < i; j++){//如果满了就扩容if (_stl._size == _stl._capacity){_stl.reserve(2 * _stl._size);_stl._capacity = 2 * _stl._size;}//转移到对象里面_stl._allocator[_stl._size++] = buff[j];}}return in;
}

效果展示：

大小比较

我们拿 > 举例：大小比较我们一般采用的是运算符重载，里面根据当前字符的ASCII值比较

//大小比较
bool operator>(const string& S)const
{size_t p1 = 0, p2 = 0;//比较不同长度while (p1<_size && p2<S._size){if (_allocator[p1] == S._allocator[p2]){p1++;p2++;}else{if (_allocator[p1] > S._allocator[p2]){return true;}elsereturn false;}}//此时前面的字符都相等，但是没有比较完if (p1 < _size){return true;}elsereturn false;return false;
}

效果展示：

拷贝构造

原理我就不说了，咱们直接实现：

//拷贝构造
string(const string& S)
{_allocator = new char[S._capacity];_size = S._size;_capacity = S._capacity;//数据拷贝memcpy(_allocator, S._allocator, S._capacity);
}

赋值运算符重载

将一个对象的内容赋给另一个对象，因为前面我们已经有了一定的了解，我们下面换一种玩法：

注意：如果没有写拷贝构造等，属于浅拷贝，那么多次释放同一个空间会出问题

我们知道swap可以交换任意形式的变量，所以我们先来实现一个可以交换对象的swap：

思路：先根据赋值对象A拷贝构造一个临时对象B，然后把临时对象B的数据给*this

void swap(const string& S)
{//先开辟空间，注意S出了swap函数会销毁string tmp(S);//目的：创建一个临时变量，把临时变量的空间、大小等信息转给Sstd:: swap(_allocator, tmp._allocator);std:: swap(_size, tmp._size);std:: swap(_capacity, tmp._capacity);
}

下面我们直接调用这个swap函数就OK了：

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

效果展示：

最后我们再梳理以下思路：

现在有两个对象：A和B，我们的目标是A=B

进入swap函数先以B为模板调用拷贝构造出C，此时C是临时对象，内容与B完全一致

然后将C的内容交换给A，C虽然会释放，但是它在堆上开的内容只会main函数调用析构才会释放

 

这里我们先完成构造、析构，由于排版问题，下一篇我们来完成它的功能结尾！

                                                【雾非雾】期待与你的下次相遇！