C++中的string类

ops/2024/10/31 14:10:09/

目录

一.C与C++的string比对

二.string类的使用

与构造相关的函数（copy control）

访问及遍历操作（access）

 容量操作（capacity）

修改操作（modify）

 非成员函数（non-member）

三.string类的模拟实现

string.h

string.cpp

test.cpp

一.C与C++的string比对

在C语言中，字符串是以' \0 '结尾的字符的集合，C标准库中提供了一系列的str库函数方便我们操作字符串，但是，这些库函数和字符串是分离的，不符合面向对象的思想。C++语言中，把字符串数据和方法封装到一个string类中，使得字符串的操作更加简洁方便。

二.string类的使用


在使用string类时，必须包含#include头文件以及using namespace std。

以下列举string类中的一些重点的函数及其功能：

与构造相关的函数（copy control）

string() ： 构造空的string类对象，即空字符串


string(const char* s)  ： 用C-string来构造string类对象


string(const string&s)： 拷贝构造函数

访问及遍历操作（access）

char& operator[](size_t pos) ：返回pos位置的字符，const string类对象调用


iterator begin() + iterator end()（正向迭代器）:

begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器


reverse_iterator rbegin() + reverse_iterator rend()（反向迭代器）:
begin获取一个字符的迭代器 + end获取最后一个字符下一个位置的迭代器

范围for ：C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式（底层为迭代器）

 

 容量操作（capacity）

size_t size() const：返回字符串有效字符长度


size_t capacity() const： 返回空间总大小


bool empty() const：检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false


void clear()： 清空有效字符


void reserve(size_t n)： 为字符串预留大小为n的空间


void resize(size_t n, char c)：将有效字符的个数该成n个，多出的空间用字符c填充

 

修改操作（modify）

 void push_back(char c) ：在字符串后尾插字符c


string& append(const char* str)： 在字符串后追加一个字符串


string& operator+=(char c) / string& operator+=(const char* str)：

在字符串后追加字符c或字符串str

//string& insert(size_t pos, const char* str)：在指定位置pos插入一个字符串str

//string& erase(size_t pos = 0, size_ t len = npos)：删除指定位置的len个字符

const char*  c_str() cosnt：返回C格式字符串


size_t find(char c, size_t pos = 0) const：

从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符在字符串中的位置


size_t rfind(char c, size_t pos = npos) const：
从字符串pos位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置


string substr(size_t pos = 0, size_t size = npos) const：

 在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回

 

 非成员函数（non-member）

ostream& operator>>(ostream&  os, const string& s)：输入运算符重载


istream& operator<<(istream& is, string& s)： 输出运算符重载


istream& getline(istream& is, string& s)：获取一行字符串

 

三.string类的模拟实现

通过对stirng类的模拟实现，可以加深我们对String类的理解 ，以下实现一些重点的功能。

string.h

我们把string类的声明放到自己的命名空间中，防止与全局的std::string产生冲突。

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;namespace chocolate
{class string{public:typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;public://构造/拷贝构造/赋值/析构(copy control)void swap(string& s);string(const char* str = "");string(const string& s);string& operator=(const string& s);~string();//访问及遍历操作(access)char& operator[](size_t index);const char& operator[](size_t index) const;iterator begin();iterator end();const_iterator begin() const;const_iterator end() const;//容量操作(capacity)size_t size() const;size_t capacity() const;void clear();bool empty() const;void reserve(size_t n);void resize(size_t n, char ch = '\0');//修改操作(modify)void push_back(char ch);string& operator+=(char ch);string& append(const char* str);string& operator+=(const char* str);string& insert(size_t pos, char ch);string& insert(size_t pos, const char* str);void erase(size_t pos = 0, 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:char* _str = nullptr;size_t _size = 0;size_t _capacity = 0;static const size_t npos = -1;};//非成员函数ostream& operator<<(ostream& out, const string& s);istream& operator>>(istream& in, string& s);
}

 

string.cpp

 成员函数的声明与定义分离时，别忘记在函数名之前指定类域。函数中有缺省值的，只能在声明处指定缺省值，定义时不能带缺省值。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "string.h"//指定命名空间，否则编译器认为是全局函数
namespace chocolate
{//构造/拷贝构造/赋值/析构(copy control)void string::swap(string& s){std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}string::string(const char* str){_size = strlen(str);_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}string::string(const string& s){//传统写法/*_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;*///现代写法string tmp(s._str);swap(tmp);}string& string::operator=(const string& s){//传统写法/*delete[] _str;_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;*///现代写法string tmp(s._str);swap(tmp);return *this;}string::~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}//访问及遍历操作(access)char& string::operator[](size_t index){return _str[index];}const char& string::operator[](size_t index) const{return _str[index];}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;}//容量操作(capacity)size_t string::size() const{return _size;}size_t string::capacity() const{return _capacity;}void string::clear(){_size = 0;_str[_size] = '\0';}bool string::empty() const{return  _size == 0;}void string::reserve(size_t n){if (n > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}void string::resize(size_t n, char ch){if (n > _capacity){//扩容reserve(n);//fill chfor (size_t i = _size; i < n; i++){_str[i] = ch;}}//修改size,追加'\0'_size = n;//_str[_size] = '\0';}//修改操作(modify)void string::push_back(char ch){//扩容if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);}//插入数据_str[_size++] = ch;_str[_size] = '\0';}string& string::operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}string& string::append(const char* str){//扩容size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len > 2 * _capacity ? _size + len : 2 * _capacity);}//插入数据strcat(_str, str);_size += len;return *this;}string& string::operator+=(const char* str){append(str);return *this;}string& string::insert(size_t pos, char ch){assert(pos <= _size);//扩容if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);}//挪动数据for (size_t i = _size + 1; i > pos; i--){_str[i] = _str[i - 1];}//插入数据_str[pos] = ch;_size++;return *this;}string& string::insert(size_t pos, const char* str){assert(pos <= _size);//扩容size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len > 2 * _capacity ? _size + len : 2 * _capacity);}//挪动数据for (size_t i = _size + len; i > pos + len - 1; i--){_str[i] = _str[i - len];}//插入数据for (size_t i = 0; i < len; i++){_str[pos + i] = str[i];}_size += len;return *this;}void string::erase(size_t pos, size_t len){assert(pos < _size);if (len > _size - pos){_str[pos] = '\0';_size = pos;}else{//挪动数据for (size_t i = pos + len; i <= _size; i++){_str[i - len] = _str[i];}_size -= len;}}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){char* ptr = strstr(_str + pos, str);if (ptr == nullptr){return npos;}else{return ptr - _str;}}string string::substr(size_t pos, size_t len){assert(pos < _size);if (len > _size - pos){len = _size - pos;}string res;reserve(len);for (size_t i = 0; i<len; i++){res += _str[pos + i];}return res;}//非成员函数(non-member)ostream& operator<<(ostream& out, const string& s){for (auto ch : s){cout << ch;}return out;}istream& operator>>(istream& in, string& s){//清除s.clear();//缓冲区const int N = 256;char buf[N];int i = 0;char ch;ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\n'){buf[i++] = ch;if (i == N - 1){buf[i] = '\0';s += buf;i = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){buf[i] = '\0';s += buf;}return in;}
}

 

test.cpp

 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "string.h"namespace chocolate
{//copy control测试用例void test_copy_control(){cout << "copy control测试用例:" << endl;string s1;             // 构造空的string类对象s1string s2("hello world");// 用C格式字符串构造string类对象s2string s3(s2);         // 拷贝构造s3s1 = s2;cout << s1 << endl << s2 << endl << s3 << endl;cout << endl;}//access测试用例void test_access(){cout << "access测试用例:" << endl;string s("hello world");//for+[]for (size_t i = 0; i < s.size(); i++){cout << s[i] << " ";}cout << endl;//迭代器string::iterator it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;//范围for（底层为迭代器)for (auto ch : s){cout << ch << " ";}cout << endl;cout << endl;}//capacity测试用例void test_capacity(){cout << "capacity测试用例:" << endl;string s1("hello world");s1.reserve(111);cout << "capacity:" << s1.capacity() << endl;s1.resize(256, '*');cout << s1 << endl;s1.resize(11);cout << s1 << endl;cout << endl;}//modify测试用例void test_modify(){cout << "modify测试用例:" << endl;string s("hello world");s += '#';s += '*';cout << s << endl;s += "hello everyone!!!";cout << s << endl;s.insert(0, '$');s.insert(0, "start:");cout << s << endl;size_t pos = s.find('*', 0);cout << s.substr(pos) << endl;pos = s.find("everyone", 0);cout << s.substr(pos) << endl;s.erase(6, 1);cout << s << endl;s.erase(17);cout << s << endl;s.erase();cout << endl;}//non-member测试用例void test_non_member(){cout << "non-member测试用例" << endl;string s("hello world");cout << "请输入:";cin >> s;cout << s;cout << endl;}
}int main()
{chocolate::test_copy_control(); chocolate::test_access();chocolate::test_capacity();chocolate::test_modify();chocolate::test_non_member();
}

运行截图：

 

今天的内容就到这里，希望大家多多支持鼓励，谢谢大家！


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