C++ ——string的模拟实现

C++ ——string的模拟实现

embedded/2024/9/20 10:48:09/

目录

前言

浅记

1. 构造函数

2. 拷贝构造函数

2.1 拷贝构造传统写法

2.2 拷贝构造现代写法

3. swap

4. 赋值重载

4.1 赋值重载的传统写法

4.2 赋值重载的现代写法1

4.3 赋值重载的现代写法2

5. 析构函数

6. reserve（扩容）

7. push_back（尾插）

8. iterator（迭代器）

9. append（尾插一个字符串）

10. insert

10.1 按pos位插入一个字符

10.2 按pos位插入一个字符串

11. erase

12. find

12.1 查找字符

12.2 查找字符串

13. substr

14.代码汇总

string.h

string.cpp

前言

接C++ —— 关于string类-CSDN博客https://blog.csdn.net/hedhjd/article/details/142023625?spm=1001.2014.3001.5501

浅记

char* _str;字符串存储空间首地址指针
size_t _size; 当前存储的有效数据个数
size_t _capacity;可用容量

*
_str：指向字符串存放的空间的指针
_size：当前存储的有效数据个数 ,指向最后一个字符的下一个位置
_capacity：代表当前可存储的最大容量
nops：此值设置为 -1，无符号整型转换就是42亿，且此值为const和静态参数具有全局效应，某些函数设置其为缺省参数

1. 构造函数

//构造函数
string(const char* str = "")
{_size = strlen(str);// _capacity不包含\0_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);
}

2. 拷贝构造函数

2.1 拷贝构造传统写法

// 深拷贝问题
//拷贝构造传统写法
string(const string& s)
{_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;
}

2.2 拷贝构造现代写法

//拷贝构造现代写法
string(const string& s)
{string tmp(s._str);swap(tmp);
}

3. swap

void swap(string& s)
{//指定std，调用算法库里的值std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);
}

4. 赋值重载

4.1 赋值重载的传统写法

// s2 = s1
// s1 = s1
//赋值重载的传统写法
string& operator=(const string& s)
{if (this != &s){delete[] _str;_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;}return *this;
}

4.2 赋值重载的现代写法1

//赋值重载的现代写法1
// s1 = s3;
string& operator=(const string& s)if (this != &s){//string tmp(s._str);string tmp(s);swap(tmp);}return *this;
}

4.3 赋值重载的现代写法2

//赋值重载的现代写法2
string& operator=(string tmp)
{swap(tmp);return *this;
}

5. 析构函数

//析构函数
~string()
{if (_str){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}
}

6. reserve（扩容）

void string::reserve(size_t n)
{//如果字符串存储的数据大于容量if (n > _capacity){//cout << "reserve:" << n << endl;//申请新空间赋给临时变量tmp  + 1是位\0申请的空间char* tmp = new char[n + 1];//把数据拷贝到临时变量里strcpy(tmp, _str);//释放旧空间delete[] _str;//指向新空间_str = tmp;//字符串存储的数据等于容量_capacity = n;}
}

7. push_back（尾插）

//尾插
void string::push_back(char ch)
{//如果当前的有效数据个数和最大容量相等 if (_size == _capacity){//那么扩容reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}//因为size指向最后一个字符的下一个位置，所以直接插入_str[_size] = ch;++_size;//最后要加一个\0，不然会乱码_str[_size] = '\0';
}

先判断是否还有剩余空间如果满了就进行扩容操作。扩容后在_size位置放上我们要插入的字符，然后++_size，最后在_size的后一个位置补上'\0'，防止乱码

8. iterator（迭代器）

const size_t string::npos = -1;string::iterator string::begin()
{return _str;
}string::iterator string::end()
{return _str + _size;
}string::const_iterator string::begin() const
{return _str;
}string::const_iterator string::end() const
{return _str + _size;
}

9. append（尾插一个字符串）

//尾插一个字符串//_str：指向字符串存放的空间的指针//_size：当前存储的有效数据个数, 指向最后一个字符的下一个位置void string::append(const char* str){//先计算要插入的字符长度，将值赋给临时变量lensize_t len = strlen(str); //如果当前存储的有效数据个数 加上 要插入的字符 大于 容量if (_size + len > _capacity){// 大于2倍，需要多少开多少，小于2倍按2倍扩reserve(_size + len > 2 * _capacity ? _size + len : 2 * _capacity);}//将目标地址到\0的位置中间的值拷贝过去strcpy(_str + _size, str);//尾插_size += len;}

如果尾插后的字符串所需空间大于现有空间就扩容，然后使用strcpy函数将需要尾插的字符串从_str + _size的位置开始拷贝，最后插入len即可

10. insert

10.1 按pos位插入一个字符

//按pos位插入一个字符
void string::insert(size_t pos, char ch)
{assert(pos <= _size);//如果当前的有效数据个数和最大容量相等 if (_size == _capacity){//那么扩容reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}// 挪动数据//_size + 1：\0的后一位//把end指向\0的后一位size_t end = _size + 1;//循环将pos之后的数据都向后挪动一位while (end > pos){_str[end] = _str[end - 1];--end;}//将字符ch放入pos位_str[pos] = ch;++_size;
}

先判断是否需要扩容，然后定义一个end指向'\0'的下一个位置，然后将pos之后的数据都向后挪动一位，最后将字符ch放入pos位

10.2 按pos位插入一个字符串

//按pos位插入一个字符串
void string::insert(size_t pos, const char* str)
{assert(pos <= _size);//先计算要插入的字符长度，将值赋给临时变量lensize_t len = strlen(str);//如果当前存储的有效数据个数 加上 要插入的字符 大于 容量if (_size + len > _capacity){// 大于2倍，需要多少开多少，小于2倍按2倍扩reserve(_size + len > 2 * _capacity ? _size + len : 2 * _capacity);}//定义一个end指向_size + len的位置上size_t end = _size + len;//通过循环把pos后的len个数据向后挪动len个位置while (end > pos + len - 1){_str[end] = _str[end - len];--end;}// 这里不能用 strcpy 会把 '\0' 拷贝过来//使用memcpy函数进行拷贝的原因是memcpy函数不会自动补上'\0'// 而strcpy函数会在拷贝后自动补上'\0’，//把str里的len个数据拷贝到_str + pos里memcpy(_str + pos, str, len);//插入字符串_size += len;
}

先计算要插入的字符长度，将值赋给临时变量len，判断是否需要扩容，然后定义一个end指向_size + len 的位置。通过循环来控制将pos后的len个数据向后挪动len个位置，然后使用memcpy函数把str里的len个数据拷贝到_str + pos里

11. erase

//从pos位置开始删除长度为的len的字符串
//_str：指向字符串存放的空间的指针
//_size：当前存储的有效数据个数, 指向最后一个字符的下一个位置
void string::erase(size_t pos, size_t len)
{//判断是否会越界assert(pos < _size);//如果要删除的字符  大于等于  当前存储的有效数据个数 减去 当前指向数据的位置if (len >= _size - pos){//直接将pos位置置为\0_str[pos] = '\0';_size = pos;}//如果要删除的字符  小于  当前存储的有效数据个数减去当前指向数据的位置else{//将_str + pos + len(要保留的数据)位置的字符串直接拷贝到_str + pos(要删除的数据)位置直接覆盖掉strcpy(_str + pos, _str + pos + len);_size -= len;}
}

先进行判断len是否大于等于pos后面的元素个数，如果大于等于的话，就将pos位及其之后的元素全部删除，直接将pos位置置为'\0'，然后将有效数据个数置为pos

如果len小于pos后面的元素个数的话，就将_str + pos + len位置的字符串直接拷贝到_str + pos位置，直接将要删除的那len个元素覆盖，最后有效数据更新即可

12. find

12.1 查找字符

//查找字符//查找对应的字符，返回对应的下标size_t string::find(char ch, size_t pos){assert(pos < _size);for (size_t i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == ch){return i;}}return npos;}

12.2 查找字符串

strstr：在一个字符串中查找另一个字符串，返回子串在原串里第一个出现的位置
str1:原串 str2:子串
const char * strstr ( const char * str1, const char * str2 );


size_t string::find(const char* str, size_t pos)
{assert(pos < _size);//通过strstr函数来将str作为子串找到它的地址const char* ptr = strstr(_str + pos, str);//匹配失败if (ptr == nullptr){return npos;}else//匹配成功{//ptr的地址减去_str的地址就是我们要找的字符串的起始位置的下标return ptr - _str;}
}

通过strstr函数来将str作为子串找到它的地址，然后sub的地址减去_str的地址就是我们要找的字符串的起始位置的下标

13. substr

//从pos位置开始截取长度为len的字符再构造一个子串，子串返回
string string::substr(size_t pos, size_t len)
{assert(pos < _size);// 如果len大于剩余字符长度if (len > _size - pos){//把len更新成为一个有效的长度，有多少长度取多少空间len = _size - pos;}//构造一个子串substring sub;//先给sub预留len个空间sub.reserve(len);//for循环遍历要截取的字符for (size_t i = 0; i < len; i++){//将从pos位置开始长度为len的字符尾插到sub中sub += _str[pos + i];}return sub;
}

先判断len是否大于剩余字符的长度，如果len大于剩余字符的长度就把len更新成为一个有效的长度，有多少长度取多少空间，然后再构造一个子串sub，先给sub预留len个空间，然后通过遍历将从pos位置开始长度为len的字符尾插到sub中最后直接返回sub

14.代码汇总

string.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#pragma once#include<iostream>
#include<string>
#include<assert.h>
using namespace std;namespace bit
{class string{public:typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}const_iterator begin() const{return _str;}const_iterator end() const{return _str + _size;}/*string():_str(new char[1]{'\0'}),_size(0),_capacity(0){}*/// 短小频繁调用的函数，可以直接定义到类里面，默认是inline//构造函数string(const char* str = ""){_size = strlen(str);// _capacity不包含\0_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}// 深拷贝问题//拷贝构造传统写法/*string(const string& s){_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;}*/void swap(string& s){//指定std，调用算法库里的值std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}//拷贝构造现代写法string(const string& s){string tmp(s._str);swap(tmp);}// s2 = s1// s1 = s1//赋值重载的传统写法/*string& operator=(const string& s){if (this != &s){delete[] _str;_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;}return *this;}*///赋值重载的现代写法1// s1 = s3;/*string& operator=(const string& s){if (this != &s){//string tmp(s._str);string tmp(s);swap(tmp);}return *this;}*///赋值重载的现代写法2string& operator=(string tmp){swap(tmp);return *this;}//析构函数~string(){if (_str){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}}const char* c_str() const{return _str;}//将字符串的内容清空void clear(){_str[0] = '\0';_size = 0;}size_t size() const{return _size;}size_t capacity() const{return _capacity;}char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);return _str[pos];}const char& operator[](size_t pos) const{assert(pos < _size);return _str[pos];}void reserve(size_t n);void push_back(char ch);void append(const char* str);string& operator+=(char ch);string& operator+=(const char* str);void insert(size_t pos, char ch);void insert(size_t pos, const char* str);void erase(size_t pos, size_t len = npos);size_t find(char ch, size_t pos = 0);size_t find(const char* str, size_t pos = 0);string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos);private: //设置私有，不允许随便访问底层数据char* _str = nullptr;//字符串存储空间首地址指针size_t _size = 0; //当前存储的有效数据个数size_t _capacity = 0;//可用容量//static const size_t npos = -1;static const size_t npos;/*_str：指向字符串存放的空间的指针_size：当前存储的有效数据个数 ,指向最后一个字符的下一个位置_capacity：代表当前可存储的最大容量nops：此值设置为 -1，无符号整型转换就是42亿，且此值为const和静态参数具有全局效应，某些函数设置其为缺省参数*/};bool operator<(const string& s1, const string& s2);bool operator<=(const string& s1, const string& s2);bool operator>(const string& s1, const string& s2);bool operator>=(const string& s1, const string& s2);bool operator==(const string& s1, const string& s2);bool operator!=(const string& s1, const string& s2);ostream& operator<<(ostream& out, const string& s);istream& operator>>(istream& in, string& s);
}

string.cpp

#include"string.h"//char* _str;字符串存储空间首地址指针
//size_t _size; 当前存储的有效数据个数
//size_t _capacity;可用容量
//static const size_t npos = -1;
/*_str：指向字符串存放的空间的指针
_size：当前存储的有效数据个数 ,指向最后一个字符的下一个位置
_capacity：代表当前可存储的最大容量
nops：此值设置为 -1，无符号整型转换就是42亿，且此值为const和静态参数具有全局效应，某些函数设置其为缺省参数*/namespace bit
{const size_t string::npos = -1;//扩容void string::reserve(size_t n){//如果字符串存储的数据大于容量if (n > _capacity){//cout << "reserve:" << n << endl;//申请新空间赋给临时变量tmp  + 1是位\0申请的空间char* tmp = new char[n + 1];//把数据拷贝到临时变量里strcpy(tmp, _str);//释放旧空间delete[] _str;//指向新空间_str = tmp;//字符串存储的数据等于容量_capacity = n;}}//尾插void string::push_back(char ch){//如果当前的有效数据个数和最大容量相等 if (_size == _capacity){//那么扩容reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}//因为size指向最后一个字符的下一个位置，所以直接插入_str[_size] = ch;++_size;//最后要加一个\0，不然会乱码_str[_size] = '\0';}//尾插一个字符串//_str：指向字符串存放的空间的指针//_size：当前存储的有效数据个数, 指向最后一个字符的下一个位置void string::append(const char* str){//先计算要插入的字符长度，将值赋给临时变量lensize_t len = strlen(str);//如果当前存储的有效数据个数 加上 要插入的字符 大于 容量if (_size + len > _capacity){// 大于2倍，需要多少开多少，小于2倍按2倍扩reserve(_size + len > 2 * _capacity ? _size + len : 2 * _capacity);}//将目标地址到\0的位置中间的值拷贝过去strcpy(_str + _size, str);//尾插_size += len;}//尾插一个字符string& string:: operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}//尾插一个字符串string& string::operator+=(const char* str){append(str);return *this;}//按pos位插入一个字符void string::insert(size_t pos, char ch){assert(pos <= _size);//如果当前的有效数据个数和最大容量相等 if (_size == _capacity){//那么扩容reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}// 挪动数据//_size + 1：\0的后一位//把end指向\0的后一位size_t end = _size + 1;//循环将pos之后的数据都向后挪动一位while (end > pos){_str[end] = _str[end - 1];--end;}//将字符ch放入pos位_str[pos] = ch;++_size;}//按pos位插入一个字符串void string::insert(size_t pos, const char* str){assert(pos <= _size);//先计算要插入的字符长度，将值赋给临时变量lensize_t len = strlen(str);//如果当前存储的有效数据个数 加上 要插入的字符 大于 容量if (_size + len > _capacity){// 大于2倍，需要多少开多少，小于2倍按2倍扩reserve(_size + len > 2 * _capacity ? _size + len : 2 * _capacity);}//定义一个end指向_size + len的位置上size_t end = _size + len;//通过循环把pos后的len个数据向后挪动len个位置while (end > pos + len - 1){_str[end] = _str[end - len];--end;}// 这里不能用 strcpy 会把 '\0' 拷贝过来//使用memcpy函数进行拷贝的原因是memcpy函数不会自动补上'\0'// 而strcpy函数会在拷贝后自动补上'\0’，//把str里的len个数据拷贝到_str + pos里memcpy(_str + pos, str, len);//插入字符串_size += len;}//从pos位置开始删除长度为的len的字符串//_str：指向字符串存放的空间的指针//_size：当前存储的有效数据个数, 指向最后一个字符的下一个位置void string::erase(size_t pos, size_t len){//判断是否会越界assert(pos < _size);//如果要删除的字符  大于等于  当前存储的有效数据个数 减去 当前指向数据的位置if (len >= _size - pos){//直接将pos位置置为\0_str[pos] = '\0';_size = pos;}//如果要删除的字符  小于  当前存储的有效数据个数减去当前指向数据的位置else{//将_str + pos + len(要保留的数据)位置的字符串直接拷贝到_str + pos(要删除的数据)位置直接覆盖掉strcpy(_str + pos, _str + pos + len);_size -= len;}}//查找字符//查找对应的字符，返回对应的下标size_t string::find(char ch, size_t pos){assert(pos < _size);for (size_t i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == ch){return i;}}return npos;}//查找字符串//strstr：在一个字符串中查找另一个字符串 // 返回子串在原串里第一个出现的位置//str1:原串       str2:子串//const char * strstr ( const char * str1, const char * str2 );size_t string::find(const char* str, size_t pos){assert(pos < _size);//通过strstr函数来将str作为子串找到它的地址const char* ptr = strstr(_str + pos, str);//匹配失败if (ptr == nullptr){return npos;}else//匹配成功{//ptr的地址减去_str的地址就是我们要找的字符串的起始位置的下标return ptr - _str;}}//从pos位置开始截取长度为len的字符再构造一个子串，子串返回string string::substr(size_t pos, size_t len){assert(pos < _size);// 如果len大于剩余字符长度if (len > _size - pos){//把len更新成为一个有效的长度，有多少长度取多少空间len = _size - pos;}//构造一个子串substring sub;//先给sub预留len个空间sub.reserve(len);//for循环遍历要截取的字符for (size_t i = 0; i < len; i++){//将从pos位置开始长度为len的字符尾插到sub中sub += _str[pos + i];}return sub;}//string比较大小按照ascii码比//strcmp：如果第一个数大于/小于/等于第二个数，那么返回>0/<0/0//小于bool operator<(const string& s1, const string& s2){return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) < 0;}//小于等于bool operator<=(const string& s1, const string& s2){return s1 < s2 || s1 == s2;}//大于bool operator>(const string& s1, const string& s2){return !(s1 <= s2);}//大于等于bool operator>=(const string& s1, const string& s2){return !(s1 < s2);}//等于bool operator==(const string& s1, const string& s2){return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) == 0;}//不等于bool operator!=(const string& s1, const string& s2){return !(s1 == s2);}//流插入
ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
{for (auto ch : s){out << ch;}return out;
}//流提取
istream& operator>>(istream& in, string& s)
{s.clear();const int N = 256;char buff[N];int i = 0;char ch;//in >> ch;ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\n'){buff[i++] = ch;if (i == N - 1){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}//in >> ch;ch = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;
}

感谢观看~

http://www.ppmy.cn/embedded/114138.html

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