C++ ——string的模拟实现
迷迭所归处 2024-10-02 10:05:03 阅读 58
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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
<code>//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len
size_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len
size_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sub
string 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2
string& 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len
size_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len
size_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sub
string 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~
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