模拟实现string
前言
本节我们来介绍string常用的接口计数代码的实现。
首先我们创建三个文件，如下：
短小文件在类中直接实现
相对复杂的函数在cpp文件实现
最后一个test是在完成一个接口后进行测试
储存结构
如下：
namespace cjc
{
class string
{
public:
static const size_t npos;
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity;
}
}
我们看上述代码：
_str指的是指向字符串存放的空间的指针
_size指的是储存的有效字符数量
_capacity指的是当前可以储存的最大容量
npos的值通常被设置为size_t类型的最大值（即-1），这在某些情况下可以用来表示一个无效的索引或者最大可能值。
默认成员函数
构造函数
string::string(const char* str)
:_size(strlen(str))
{
_capacity = _size;
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
初始化列表初始化_size的值，将_capacity设置成与_size的大小相同，申请_capacity+1个空间是因为要将’\0’的位置也申请了，后用strcpy函数将str复制到动态分配的内存_str中。
析构函数
string::~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_capacity = _size = 0;
}
析构函数就很简单，直接将_str销毁后置为空，_capacity和_size赋值为0
拷贝构造
string::string(const string& str)
:_str(nullptr)
, _size(str._size)
, _capacity(str._size * 2)
{
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str._str);
}
在实现string的接口的时候我们会需要进行深拷贝，所以我们要来实现拷贝构造
首先我们用初始化列表初始化三个值，需要注意的是_capacity 这里要进行二倍增容
赋值重载
string& string::operator=(const string& str)
{
if (this != &str)
{
delete[] _str;
_str = new char[str._capacity + 1];
strcpy(_str, str._str);
_size = str._size;
_capacity = str._capacity;
}
return *this;
}
这里需要注意的就是if的条件：
检查当前对象是否与赋值的源对象是同一个对象。如果this指针和str的地址相同，说明是自我赋值，无需进行任何操作，直接返回。
常用接口的实现
reserve
void string::reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n + 1];
strcpy(tmp, _str);
delete[]_str;
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}
n表示需要预先分配的内存大小
if判断条件是检查需要分配的大小n是否大于当前字符串的容量_capacity，如果n大，则创建一个新的空间然后用strcpy将_str数据赋值到tmp中。
push_back
void string::push_back(char ch)
{
if (_size + 1 > _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
_str[_size] = ch;
++_size;
_str[_size] = '\0';
}
这里我们就直接复用刚刚实现的reserve函数，需要注意的就是不要忘了加’\0’
append
void string::append(const char* str)
{
size_t len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len);
}
strcpy(_str + _size, str);
_size += len;
}
实现这个append的接口也是同上述一样复用reserve
运算符重载(+=、==、!=、>、<、<=、>=)
//实现两个+=，一个是字符的，一个是字符串的，分别使用上述
//我们已经实现过的接口push_back和append
string& string::operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
string& string::operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}
//以下我们可以先实现==和<，然后其他的直接复用
bool string::operator==(const string& s) const
{
return strcmp(_str, s._str) == 0;
}
bool string::operator!=(const string& s) const
{
return !(*this == s);
}
bool string::operator<(const string& s) const
{
return strcmp(_str, s._str) < 0;
}
bool string::operator<=(const string& s) const
{
return (*this < s) || (*this == s);
}
bool string::operator>(const string& s) const
{
return !(*this <= s);
}
bool string::operator>=(const string& s) const
{
return !(*this < s);
}
insert
我们要分别实现两种insert接口，一种是针对字符的，一种是针对字符串的
void string::insert(size_t pos, size_t n, char ch)
{
assert(pos <= _size);
assert(n > 0);
if (_size + n > _capacity)
{
size_t newcapacity = 2 * _capacity;
if (_size + n > 2 * _capacity)
{
newcapacity = _size + n;
}
reserve(newcapacity);
}
//挪动数据
size_t end = _size + n;
while (end > pos + n - 1)
{
_str[end] = _str[end - n];
--end;
}
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
_str[pos + i] = ch;
}
_size += n;
}
实现字符串的insert直接用实现字符的进行复用
void string::insert(size_t pos, const char* str)
{
assert(pos <= _size);
size_t n = strlen(str);
//用insert覆盖需要插入字符串的位置
insert(pos, n, 'x');
for (size_t i = 0; i < n; i++)
{
_str[pos + i] = str[i];
}
}
erase
void string::erase(size_t pos, size_t len)
{
//需要删除的个数大于从pos位置后面的字符个数，直接将后面的全部删除
if (len > _size - pos)
{
_str[pos] = '\0';
_size = pos;
}
else {
size_t end = pos + len;
while (end <= _size)
{
_str[end - len] = _str[end];
end++;
}
_size -= len;
}
}
find
实现两个find，同样也是分别针对字符和字符串的
size_t string::find(char ch,size_t pos)
{
for (size_t i = pos; i < _size; i++)
{
if (_str[i] == ch)
{
return i;
}
}
return npos;
}
size_t string::find(const char* str, size_t pos)
{
const char* p = strstr(_str + pos, str);
if (p == nullptr)
{
return npos;
}
else {
return p - _str;
}
}
substr
string string::substr(size_t pos, size_t len)
{
//计算从位置pos到字符串末尾的剩余长度leftlen
size_t leftlen = _size - pos;
if (len > leftlen)
len = leftlen;
//创建一个临时字符串对象tmp，用于存储子字符串
string tmp;
tmp.reserve(len);
for (size_t i = 0; i < len; i++)
{
tmp += _str[pos + i];
}
return tmp;
}
实现流插入和流提取
ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
{
for (auto ch : s)
{
out << s;
}
return out;
}
istream& operator>>(istream& in, string& s)
{
s.clear();
const size_t N = 1024;
char buff[N];
int i = 0;
char ch = in.get();
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i == N - 1)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
i = 0;
}
ch = in.get();
}
if (i > 0)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
}
return in;
}
istream& getline(istream& in, string& s, char delim)
{
s.clear();
const size_t N = 1024;
char buff[N];
int i = 0;
char ch = in.get();
while (ch != delim)
{
buff[i++] = ch;
if (i == N - 1)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
i = 0;
}
ch = in.get();
}
if (i > 0)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
}
return in;
}