c++的学习之路：10、string（2）

本章主要说一下模拟实现string类的部分功能，文章末附上所有代码。

目录

一、构造函数与析构函数

二、拷贝构造

三、c_str

四、【】和迭代器的遍历与访问

五、size

六、判断

七、reserve

八、push_back

九、resize 

十、append

十一、+=

十二、insert

十三、erase

十四、全部代码

一、构造函数与析构函数

首先构造函数就是利用之前所学的知识进行构造，利用初始化列表进行计算一下所需要初始化的对象的大小，也就是字符串的大小，如下方代码所示size显示利用strlen计算一下所需要的大小，然后容量这里是利用了三目运算符判断一下，如果字符串为空就多创建几个，如果字符串有大小就创建字符串大小的容量，然后利用new进行创建，这里需要把‘\0’算上，所以就是容量+1，然后在利用strcpy拷贝过去，析构函数就是利用delete[ ] 去释放所申请的空间，并且置为空，再把size和capacity置为0，这个就是析构函数的写法，那么实践一下是否成功，测试结果如下图，可以从图一看到构造函数很成功，图二也可以看出析构函数也很成功。

class String
{
public:
    String(const char* str = "")
        :_size(strlen(str))
    {
        _capacity = _size == 0 ? 4 : _size;
        _str = new char[_capacity + 1];
        strcpy(_str, str);
    }
    ~String()
    {
        if (_str)
        {
            delete[] _str;
            _str = nullptr;
            _size = _capacity = 0;
        }
    }
private:
    char* _str;
    size_t_size;
    size_t_capacity;
};

void Test1()
{
    String s1;
    String s2("Hello word!");
}

int main()
{
    Test1();
    return 0;
}

那么如果利用s2这个已有的字符串创建呢？可以吗 ？

如下图一可以看出在第一次析构函数调用成功后s3是正常析构，可是s2的字符串就变成了乱码，也就是这块地址被释放了，如图二s2和s3所指向了同一个地址，这个就是之前讲过的构成了拷贝构造，所以编译器自动生成了一个拷贝构造，但是这个只是一个值拷贝也就是浅拷贝，所以就会出现指同一个空间的情况，所以这里的解决方法，就是如下方代码所是这样利用引用进行构造这个对象，可以从下方图三看出地址不是一样，这样就不会出现图一图二的错误了。

 

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

二、拷贝构造

在赋值的时候，编译器所自动生成的拷贝就是浅拷贝，所以这里需要自己写一个深拷贝，要不然用s2给s1赋值都赋值不了，实现代码如下，测试如图发现是可以进行赋值的，这里是先判断这两个地址是否相同，不同的话进行拷贝，首先是创建了一个行的地址，里面存放的就是需要拷贝的字符串，然后再把旧的字符串释放掉，在指向这个地址，size和capapcity都赋值成等于号的右值。

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

三、c_str

这个在官方的文档中的意思就是返回c形式的字符串，因为使用流插入的话，遇到\0并不会停止，会全部打印结束，所以这里就是需要这种函数来应付这种场合，测试图和代码如下，这里不需要改动字符串，只是访问所以利用const修饰了一下，下文这中只读的都会利用const去修饰。

 const char* c_str()
    {
        return _str;
    }

四、【】和迭代器的遍历与访问

这个就是相当于运算符重载，利用【】去访问与遍历，像数组那样访问与遍历，上篇文章说了有三种访问与遍历的方式，【】访问迭代器遍历和范围for的遍历，[]的测试结果和代码如下。

const char& operator[](size_t pos) const
    {
        assert(pos < _size);
        return _str[pos];
    } 

迭代器这里就下了两种的，一种是可读可写的，另一种就是只读的，也就是const_iterator这种类型的，普通的测试代码和结果如下。

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

String::iterator it = s2.begin();
    while (it != s2.end())
    {
        cout << *it;
        it++;
        *it = 'a';
    }
    cout << endl;

如果把s3转成const类型进行利用迭代器就会不能给改，错误如下这时就可以利用const_iterator这个了实现代码如下。

 const_iterator begin() const
    {
        return _str;
    }
    const_iterator end() const 
    {
        return _str + _size;
    }

for这个语法糖可以直接访问，因为这个底层就是迭代器，代码如下。

for (auto it3 : s2)
    {
        cout << it3;
    }
    cout << endl; 

五、size

这个就是获取对象的size数据也就是大小，代码和测试结果如下，这里就可以利用之前获取的size数据直接返回。

size_t size() const
    {
        return _size;
    } 

六、判断

这个就是说下几个判断，判断的是字符串的ASCLL码值，直接利用strcmp进行直接复用判断使用，代码和测试结果如下。

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 || s == *this;
    }

    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);
    }

七、reserve

这个函数的用法就是创建一个空间，这个空间的大小可以进行指定，也就是相当于扩容，代码与测试结果如下，s1也成功扩容成功，他先是创建一个足够大的地址空间，然后释放掉旧的在把临时拷贝的地址给原来的指针就OK了。

void reserve(size_t n)
    {
        char* tmp = new char[n + 1];
        strcpy(tmp, _str);
        delete[] _str;
        _str = tmp;
        _capacity = n;
    }

八、push_back

这个我看到的时间就想起了之前学习数据结构的时候，尾插！这个尾插写的时候，就是判断当size+1大于capacity的时候就进行扩容，我这里是扩容的2倍，然后在进行拷贝数据，在把size++然后在把字符串尾写上\0，如下图可以看出尾插是正常的，代码如下。

void push_back(char ch)
    {
        if (_size + 1 > _capacity)
        {
            reserve(_capacity * 2);
        }
        _str[_size] = ch;
        ++_size;
        _str[_size] = '\0';
    }

九、resize 

这个在cplusplus网站中的解释如下图，可以看出他有两个参数，第一个是长度，第二个是字符，就是进行扩容，然后如果新的地址比旧的长的时候，就把后面的字符尾插在字符后面，实现代码如下，下方图二就是测试的结果。

 

void resize(size_t n,char c)
    {
        char* tmp = new char[n + 1];
        strcpy(tmp, _str);
        while (n-_size-1)
        {
            tmp[_size] = c;
            _size++;
        }
        delete[] _str;
        _str = tmp;
        _capacity = n;
        ++_size;
        _str[_size] = '\0';
        
    } 

十、append

这个就是和push_back的用法差不多，但是是追加字符串，这个用法就是直接计算字符串长度，然后开辟空间，在把字符串拷贝过去，如下图所示。

void append(const char* str)
    {
        size_t len = strlen(str);
        if (_size + len > _capacity)
        {
            reserve(_size + len);
        }
        strcpy(_str + _size, str);
        _size += len;
    }

十一、+=

这里是直接复用了push_back和append，代码和测试如下。

String& operator+=(char ch)
    {
        push_back(ch);
        return *this;
    }

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

 

十二、insert

这个insert就是在pos位置插入字符，如下方代码就可以看出，有_size可以找出字符串的尾，然后--挪动数据，找到pos的位置然后插入字符，再把size++，对了不能忘了先判断扩容，测试代码如下。

    void insert(size_t pos, char ch)
    {
        assert(pos <= _size);
        if (_size + 1 > _capacity)
        {
            reserve(2 * _capacity);
        }
        size_t end = _size;
        while (end >= pos)
        {
            _str[end + 1] = _str[end];
            --end;
        }
        _str[pos] = ch;
        ++_size;
    }

十三、erase

把pos位置数据删除，这里也就是直接找到pos位置然后直接覆盖，在--size就可以了，测试代码和结果如下。

void erase(size_t pos)
    {
        assert(pos <= _size);

        size_t end = _size;
        while (end > pos)
        {
            --end;
        }
        while (end < _size + 1)
        {
            _str[end ] = _str[end+1];
            end++;
        }
        _size--;
    }

 

十四、全部代码

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
#include <assert.h>
using namespace std;class String
{
public:typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;String(const char* str = ""):_size(strlen(str)){_capacity = _size == 0 ? 4 : _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}String(const String& s):_size (s._size),_capacity(s._capacity){_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, s._str);}String& operator=(const String& s){if (this != &s){char* tmp = new char[s._capacity + 1];strcpy(tmp, s._str);delete[] _str;_str = tmp;_size = s._size;_capacity = s._capacity;}return *this;}~String(){if (_str){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}}const char* c_str(){return _str;}const char& operator[](size_t pos) const{assert(pos < _size);return _str[pos];}iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}const_iterator begin() const{return _str;}const_iterator end() const {return _str + _size;}size_t size() const{return _size;}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 || s == *this;}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);}void reserve(size_t n){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}void resize(size_t n,char c){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);while (n-_size-1){tmp[_size] = c;_size++;}delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;++_size;_str[_size] = '\0';}void push_back(char ch){if (_size + 1 > _capacity){reserve(_capacity * 2);}_str[_size] = ch;++_size;_str[_size] = '\0';}void append(const char* str){size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}strcpy(_str + _size, str);_size += len;}String& operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}String& operator+=(const char* str){append(str);return *this;}void insert(size_t pos, char ch){assert(pos <= _size);if (_size + 1 > _capacity){reserve(2 * _capacity);}size_t end = _size;while (end >= pos){_str[end + 1] = _str[end];--end;}_str[pos] = ch;++_size;}void erase(size_t pos){assert(pos <= _size);size_t end = _size;while (end > pos){--end;}while (end < _size + 1){_str[end ] = _str[end+1];end++;}_size--;}
private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;
};void Test1()
{String s1;String s2("Hello word!");String const s3(s2);s1 = s2;cout << s2.c_str() << endl;cout << s2[4] << endl;String::iterator it = s2.begin();while (it != s2.end()){*it = 'a';cout << *it;it++;}cout << endl;String::const_iterator it2 = s3.begin();while (it2 != s3.end()){cout << *it2;it2++;}cout << endl;for (auto it3 : s2){cout << it3;}cout << endl;cout << s2.size() << endl;cout << (s1 < s2) << endl;cout << (s1 > s2) << endl;cout << (s1 <= s2) << endl;cout << (s1 >= s2) << endl;cout << (s1 != s2) << endl;cout << (s1 == s2) << endl;s1.reserve(30);s1.push_back('a');cout << s1.c_str() << endl;s1.resize(40, 'c');cout << s1.c_str() << endl;s2.append("dddd");cout << s2.c_str() << endl;s2 += "bbbbbbb";s2 += 'c';cout << s2.c_str() << endl;s2.insert(2, 'q');cout << s2.c_str() << endl;s2.erase(2);cout << s2.c_str() << endl;
}int main()
{Test1();return 0;
}

 

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