目录

前言：

1.标准库中的string类

1.1 auto和范围for

auto

 范围for

1.2 string类常用接口说明

1.string类对象的常见构造

1.3 string类对象的访问及遍历操作

1.4. string类对象的修改操作 

 1.5 string类非成员函数

2.string类的模拟实现 

2.1 经典的string类问题 

2.2 浅拷贝 

2.3 深拷贝 

2.4 string类实现 

3.写时拷贝 

前言：

C语言中，字符串是以'\0'结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列

的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP的思想，而且底层空间需要用户

自己管理，稍不留神可能还会越界访问。

1.标准库中的string类

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

1.1 auto和范围for

auto

（1）在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，后来这个不重要了。C++11中，标准委员会变废为宝赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期

推导而得。

（2）用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&

（3）当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。

（4）auto不能作为函数的参数，可以做返回值，但是建议谨慎使用

（5）auto不能直接用来声明数组

<code>#include <map>

using namespace std;

int main()

{

std::map<std::string, std::string> dict = { { "apple", "苹果" },{ "orange",

"橙子" }, {"pear","梨"} };

// auto的用武之地

//std::map<std::string, std::string>::iterator it = dict.begin();

auto it = dict.begin();

while (it != dict.end())

{

cout << it->first << ":" << it->second << endl;

++it;

}

范围for

对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此

C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ ：”分为两部分：第一部分是范围

内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围，自动迭代，自动取数据，自动判断结束。

范围for可以作用到数组和容器对象上进行遍历

范围for的底层很简单，容器遍历实际就是替换为迭代器，这个从汇编层也可以看到。

2.3 string类的常用接口说明（注意下面我只讲解最常用的接口）

1. string类对象的常见构造

return 0;

}

 范围for

(1)对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ ：”分为两部分：第一部分是范围内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围，自动迭代，自动取数据，自动判断结束。

(2)范围for可以作用到数组和容器对象上进行遍历

(3)范围for的底层很简单，容器遍历实际就是替换为迭代器，这个从汇编层也可以看到。

示例：

#include<iostream>

#include <string>

#include <map>

using namespace std;

int main()

{

   int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

   // C++98的遍历

   for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)

  {

       array[i] *= 2;

  }

   for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)

  {

       cout << array[i] << endl;

  }

   // C++11的遍历

   for (auto& e : array)

       e *= 2;

   for (auto e : array)

       cout << e << " " << endl;

   string str("hello world");

   for (auto ch : str)

  {

       cout << ch << " ";

  }

   cout << endl;

return 0;

}

1.2 string类常用接口说明

1.string类对象的常见构造

注意：

1. size()与length()方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了与其他容器的接

口保持一致，一般情况下基本都是用size()。

2. clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

3. resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，不

同的是当字符个数增多时：resize(n)用0来填充多出的元素空间，resize(size_t n, char

c)用字符c来填充多出的元素空间。注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数

增多，可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。

4. reserve(size_t res_arg=0)：为string预留空间，不改变有效元素个数，当reserve的参

数小于string的底层空间总大小时，reserver不会改变容量大小。 

1.3 string类对象的访问及遍历操作

1.4. string类对象的修改操作 

注意：

1. 在string尾部追加字符时，s.push_back(c) / s.append(1, c) / s += 'c'三种的实现方式差

不多，一般情况下string类的+=操作用的比较多，+=操作不仅可以连接单个字符，还可

以连接字符串。

2. 对string操作时，如果能够大概预估到放多少字符，可以先通过reserve把空间预留

好。 

 1.5 string类非成员函数

2.string类的模拟实现 

2.1 经典的string类问题 

上面已经对string类进行了简单的介绍，大家只要能够正常使用即可。在面试中，面试官总喜欢让

学生自己来模拟实现string类，最主要是实现string类的构造、拷贝构造、赋值运算符重载以及析

构函数。大家看下以下string类的实现是否有问题？

<code>// 为了和标准库区分，此处使用String

class String

{

public:

/*String()

:_str(new char[1])

{*_str = '\0';}

*/

//String(const char* str = "\0") 错误示范

//String(const char* str = nullptr) 错误示范

String(const char* str = "")

{

// 构造String类对象时，如果传递nullptr指针，可以认为程序非

if (nullptr == str)

{

assert(false);

return;

}

_str = new char[strlen(str) + 1];

strcpy(_str, str);

}

~String()

{

if (_str)

{

delete[] _str;

_str = nullptr;

}

}

private:

char* _str;

};

// 测试

void TestString()

{

String s1("hello bit!!!");

String s2(s1);

}

说明：上述String类没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载，此时编译器会合成默认

的，当用s1构造s2时，编译器会调用默认的拷贝构造。最终导致的问题是，s1、s2共用同一块内存空间，在释放时同一块空间被释放多次而引起程序崩溃，这种拷贝方式，称为浅拷贝。 

2.2 浅拷贝 

浅拷贝：也称位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源，最后就会导致

多个对象共享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该

资源已经被释放，以为还有效，所以当继续对资源进项操作时，就会发生发生了访问违规。

就像一个家庭中有两个孩子，但父母只买了一份玩具，两个孩子愿意一块玩，则万事大吉，万一

不想分享就你争我夺，玩具损坏。

所以可以采用深拷贝解决浅拷贝问题，即：每个对象都有一份独立的资源，不要和其他对象共享。父母给每个孩子都买一份玩具，各自玩各自的就不会有问题了。 

2.3 深拷贝 

 如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给

出。一般情况都是按照深拷贝方式提供。

 

2.4 string类实现 

 能否写好string反映出我们对类和对象知识的理解是否深刻，这一块知识如果理解得不够深刻，我们的c＋＋程序就会经常出现此类问题。为了方便管理，我们将string的实现分为3个文件是实现：

string.h :

<code>#pragma once

#include<iostream>

#include<assert.h>

using namespace std;

namespace Myobject

{

class string

{

public:

typedef char* iterator;

typedef const char* const_iterator;

string& operator+=(char ch);

string& operator+=(const char* str);

void append(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);

size_t find(const char* str, size_t pos);

string substr(size_t pos, size_t len);

string& operator=(const string& s);

string(const char* str = "")

{

_size = strlen(str);

_capacity = _size;

_str = new char[_capacity + 1];

strcpy(_str, str);

}

string(const string& s)

{

_str = new char[s._capacity + 1];

strcpy(_str, s._str);

_size = s._size;

_capacity = s._capacity;

}

void test0_01();

void reserve(size_t n);

void push_back(char ch);

/*string()

:_str(new char[1] {'\0'})

,_size(0)

,_capacity(0)

{}*/

iterator begin()

{

return _str;

}

iterator end()

{

return _str + _size;

}

const_iterator begin() const

{

return _str;

}

const_iterator end() const

{

return _str + _size;

}

const char* c_str() const

{

return _str;

}

size_t size()

{

return _size;

}

size_t capacity()

{

return _capacity;

}

char& operator[](size_t pos)

{

assert(pos < _size);

return _str[pos];

}

constchar& operator[](size_t pos) const

{

assert(pos < _size);

return _str[pos];

}

~string()

{

delete[] _str;

_str = nullptr;

_size = _capacity = 0;

}

private:

char* _str;

size_t _size;

size_t _capacity;

static const size_t npos;

};

ostream& operator<<(ostream& out, const string& s);

istream& operator>>(istream& in, string& s);

}

string.cpp :

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include"string.h"

namespace Myobject

{

const size_t string::npos = -1;

string string::substr(size_t pos, size_t len)

{

assert(pos < _size);

if (len > _size - pos)

{

len = _size - pos;

}

string sub;

sub.reserve(len);

for (size_t i = 0; i < len; i++)

{

sub += _str[pos + i];

}

return sub;

}

size_t string::find(char ch, size_t pos)

{

assert(pos < _size);

for (size_t i = 0; i < _size; i++)

{

if (_str[i] == ch)

{

return i;

}

}

return npos;

}

size_t string::find(const char* str, size_t pos)

{

assert(pos < _size);

const char* ptr = strstr(_str + pos, str);

if (ptr == nullptr)

{

return npos;

}

else

{

return ptr - _str;

}

}

void string::erase(size_t pos, size_t len)

{

assert(pos < _size);

if (len >= _size - pos)

{

_str[pos] = '0';

_size = pos;

}

else

{

for (size_t i = pos + len; i < _size; i++)

{

_str[i - len] = _str[i];

}

_size -= len;

}

}

void string::insert(size_t pos, char ch)

{

assert(pos <= _size);

if (_size == _capacity)

{

reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);

}

size_t end = _size + 1;

if (end > pos)

{

_str[end] = _str[end - 1];

end--;

}

_str[pos] = ch;

_size++;

}//插入单个字符

void string::insert(size_t pos, const char* str)

{

assert(pos <= _size);

size_t len = strlen(str);

if (len + _size > _capacity)

{

reserve(len + _size == 2 * _capacity ? len + _size : 2 * _capacity);

}

size_t end = _size + len;

while (end - 2 > pos)

{

_str[end] = _str[end - len];

end--;

}

for (int i = 0; i < len; i++)

{

_str[pos + i] = str[i];

}

_size += len;

}

void string::append(const char* str)

{

size_t len = strlen(str);

if (len + _size > _capacity)

{

reserve(len + _size == 2 * _capacity ? len + _size : 2 * _capacity);

}

strcpy(_str + _size, str);

_size += len;

//_str[_size] = '\0';

}

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

{

append(str);

return *this;

}

void string::reserve(size_t n)

{

if (n > _capacity)

{

char* tmp = new char[n + 1];

strcpy(tmp, _str);

delete[] _str;

_str = tmp;

_capacity = n;

}

}//扩容

void string::push_back(char ch)

{

if (_size == _capacity)

{

reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);

}

_str[_size] = ch;

_size++;

_str[_size] = '\0';

}//尾插

string& string::operator+=(char ch)

{

push_back(ch);

return *this;

}

string& 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;

}

}

ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)

{

for (auto ch : s)

{

out << ch;

}

return out;

}

istream& operator>>(istream& in, string& s)

{

char ch;

ch = in.get();

while (ch != ' ' && ch != '\n')

{

s += ch;

ch = in.get();

}

return in;

}

}

test.cpp :

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include"string.h"

namespace Myobject

{

void test_01()

{

string s1;

string s2("hello world");

cout << s1.c_str() << endl;

cout << s2.c_str() << endl;

for (int i = 0; i < s2.size(); i++)

{

s2[i] += 2;

}

cout << s2.c_str() << endl;

s2 += 'A';

s2 += 'B';

string::iterator it = s2.begin();

while (it != s2.end())

{

cout << *it << " ";

it++;

}

cout << endl;

for (auto ch : s2)

{

cout << ch << " ";

}

cout << endl;

s2.insert(0, '$');

for (auto ch : s2)

{

cout << ch << " ";

}

cout << endl;

s2.insert(8, "%%%%%%%");

for (auto ch : s2)

{

cout << ch << " ";

}

cout << endl;

s2.erase(8, 100);

for (auto ch : s2)

{

cout << ch << " ";

}

cout << endl;

/*s2.append("hehe");

for (auto ch : s2)

{

cout << ch << " ";

}

s2 += "hello";

for (auto ch : s2)

{

cout << ch << " ";

}*/

}

void test02()

{

string s1("hello world");

string s2 = s1.substr(6, 5);

cout << s2.c_str() << endl;

string s3("hello bit");

s2 = s3;

cout << s1 << endl;

cout << s2 << endl;

cin >> s1;

cout << s1 << endl;

}

}

int main()

{

Myobject::test02();

//Myobject::test_01();

return 0;

}

3.写时拷贝 

写时拷贝就是一种拖延症，是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。

引用计数：用来记录资源使用者的个数。在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该

资源，就给计数增加1，当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，

如果计数为1，说明该对象时资源的最后一个使用者，将该资源释放；否则就不能释放，因为还有

其他对象在使用该资源。

本章完。