【C++】——string模拟实现

前言

string的模拟实现其实就是增删改查，只不过加入了类的概念。

为了防止与std里面的string冲突，所以这里统一用String。

目录

前言

一   初始化和销毁 

1.1  构造函数

1.2  析构函数

 二  迭代器实现

三  容量大小及操作

 四 运算符重载

 4.1  bool operator<(const String& s) const

4.2  bool operator==(const String& s) const 

 4.3  bool operator<=(const String& s) const

4.4 bool operator>(const String& s) const

4.5  bool operator>=(const String& s) const 

 4.6  bool operator!=(const String& s) const

 五  字符串操作 

5.1  截取操作

5.2  查找操作

六  流插入流提取

6.1  ostream& operator<<(ostream& out, const String& s)

6.2   istream& operator>>(istream& in, String& s)

 七  string与string相加

String operator+(const String& s2)

string类模拟实现完整代码

总结

一   初始化和销毁 

1.1  构造函数

对于构造函数来说有有参构造和无参构造

所以直接把他们结合起来

default  
string();
copy  
string (const string& str);

 1.string();//无参构造

2.string (const string& str);//有参构造

String(const char* str = "") :_size(strlen(str)), _capacity(_size){_str = new char[_capacity+1];strcpy(_str, str);}

 如果把_str的初始化放在初始化列表会出问题

private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;static const size_t npos = -1;
String(const char* str = "") :_str(new char [_capacity+1]),_size(strlen(str)), _capacity(_size){//_str = new char[_capacity+1];strcpy(_str, str);}

初始化列表是会按照成员变量的顺序去初始化，所以这里 初始化_str，_capacity没有初始化，所以在开空间的时候会出问题，当然你可以换一换位置，但是未免太繁琐，同时这里不能把_str设置为nullptr，如果设置为空，那么_size正初始化就会出问题

1.2  析构函数

 这里的析构函数没有那么多细节，直接释放空间，然后处理其他的成员变量就行了

~String(){delete[] _str;//注意这里的delete[],不是delete_str = nullptr;_size = 0;_capacity = 0;}

 二  迭代器实现

其实迭代器可以理解为是指针在进行，有的底层是指针有的是其他的方法，这里我们用指针去模拟实现

//迭代器typedef char* iterator;typedef 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;}

迭代器也需要const类型，这样const类型的函数才能去调用，所以写两份。注意范围for就是无脑替换迭代器，本质和迭代器是一样的。

测试案例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"String.h"
int main()
{String str("Test string");for (String::iterator it = str.begin(); it != str.end(); ++it)cout << *it;cout << '\n';for (auto ch : str){cout << ch << " ";}cout << endl;return 0;
}

还有反向迭代器，这里就不一一列举了，想了解的可以参考string类的介绍

三  容量大小及操作

1.capacity()//表示容量大小

2.size()//有效数据大小

3.max_size()//最大有多少数据

4.empty()//是否为空

5.resize()//扩容

6.reserve()//扩容

size_t size()const{return _size;}size_t capacity()const{return _capacity;}size_t max_size()const{return 4294967291;}bool empty()const {return _size == 0;}void reserve(size_t n){if (n > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[]_str;_str = tmp;}_capacity = n;}void resize(size_t n, char ch = '\0'){if (n < _size){_str[n] = '\n';_size = n;}else{reserve(n);while (_size < n){_str[_size] = ch;_size++;}_str[_size] = '\0';}}

1.对于empty，它是如果为空，才是真，不为空就假

2.对于resize和reserve来说,从参数列表可以看出，resize可以设置初始值，也就是可以改变_size,

但是reserve不行，同时reserve设置的n如果比capacity小的话，是不会造成任何影响或者改变的

3.这里的max_size，这里我设置了一个常量，但是并没有这么简单，因为max_size是根据你当前系统来判断该给多大的，因素很多，但是实现起来很麻烦，这里就简单的设置为初始值了

测试案例

由于其他的测试在之前的string类博客测试过了，所以这里就不一一测试了

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"String.h"
int main()
{String str("Test string");cout << "size: " << str.size() << "\n";cout << "capacity: " << str.capacity() << "\n";cout << "max_size: " << str.max_size() << "\n";return 0;
}

 

 四 运算符重载

 运算符重载就是>,<,=,>=,<=这四种，但是其实写一个大于和等于或者写一个小于和等于就行了，因为其他的都能复用

 4.1  bool operator<(const String& s) const
bool operator<(const String& s) const{return strcmp(_str, s._str) < 0;}

4.2  bool operator==(const String& s) const 
bool operator==(const String& s) const{return strcmp(_str, s._str) == 0;}

由于上面写了<和=的运算符重载，所以下面这几个直接复用前面的东西就行， 注意上面的写法用的是字符串函数进行比较，但是库里面用的是模板，所以这里有出入，如果用模板，就不能这样比较了

 4.3  bool operator<=(const String& s) const
bool operator<=(const String& s) const{return *this < s || *this == s;}
4.4 bool operator>(const String& s) const
bool operator>(const String& s) const{return !(*this <= s);}
4.5  bool operator>=(const String& s) const 
bool operator>=(const String& s) const{return !(*this < s);}
 4.6  bool operator!=(const String& s) const
bool operator!=(const String& s) const{return !(*this == s);}

 五  字符串操作 

5.1  截取操作

String substr(size_t pos = 0, size_t len = npos)const 

String substr(size_t pos = 0, size_t len = npos)const {assert(pos >= 0 && pos < _size);size_t end = len + pos;//最后的位置String s = "";if (len == npos || pos + len > _size)//如果长度已经大于当前字符串长度{len = _size - pos;//新长度就等于pos到_size这么长end = _size;//}s.reserse(len);//开辟空间for (int i = pos; i < end; i++)//从pos开始到end结束{s += _str[i];}return s;}

 测试样例：

5.2  查找操作

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

size_t find(char c, size_t pos = 0)const{for (int i = pos;i < _size; i++){if (_str[i] = c){return i;}}return npos;}

查找一个字符 之间从pos位置开始遍历就行了

size_t find(const char* s, size_t pos = 0)const

	size_t find(const char* s, size_t pos = 0)const{char* p = strstr(_str + pos, s);if (p){return p - _str;}else{return npos;}}

查找一个字符直接用库函数strstr就行 

测试用例： 

 

 

六  流插入流提取

由于这里的流插入和流提取不会涉及到私有的成员变量，所以不用写成友员函数

6.1  ostream& operator<<(ostream& out, const String& s)
ostream& operator<<(ostream& out, const String& s)
{for (auto ch : s){out << ch;}return out;
}
6.2   istream& operator>>(istream& in, String& s)
//流提取
istream& operator>> (istream& in, string& s)
{s.clear();char ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\n'){s += ch;ch = in.get();}return in;
}

对于上面这段代码来说，我们首先要用一个clear去清理一下，因为不清理会导致之前的数据存在。

还有一点就是这段代码并不好，因为读字符的时候可能会导致频繁的扩容，我们电脑上面的程序可不止一个，不能一直中断其他程序，来进行这个，这样对于计算机的消耗有点大

istream& operator>>(istream& in, String& s)
{char buff[129];size_t i = 0;char ch;ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\0'){buff[i++] = ch;if (i == 128){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;
}

这段代码就是对之前的一个改良，设置一个数组去存， 当存到128个字符的时候再一起把它放进字符串里面去，最后还有判断一下如果i!=128的情况即可

 七  string与string相加

String operator+(const String& s2)

这里用成员函数来写，库里面用的是非成员函数

String operator+(const String& s2){String ret;ret._size = _size + s2._size;ret._str = new char[_capacity + s2._capacity];strcpy(ret._str, _str);strcpy(ret._str + _size, s2._str);return ret;}

先开空间，然后把两个字符串放进去就行。

string类模拟实现完整代码

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
class String
{
public://迭代器typedef char* iterator;typedef 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;}//构造函数String(const char* str = "") :_size(strlen(str)), _capacity(_size){_str = new char[_capacity+1];strcpy(_str, str);}//析构函数~String(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = 0;_capacity = 0;}//拷贝构造String(const String& s):_str(nullptr),_size(s._size), _capacity(s._capacity){_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;}//下表访问char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size||pos>=0);return _str[pos];}void swap(String& s){std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}//赋值运算符重载String&operator=(String tmp){swap(tmp);return *this;}//Capacitysize_t size()const{return _size;}size_t capacity()const{return _capacity;}size_t max_size()const{return 4294967291;}bool empty()const {return _size == 0;}void reserse(size_t n){if (n > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[]_str;_str = tmp;}_capacity = n;}void resize(size_t n, char ch = '\0'){if (n < _size){_str[n] = '\n';_size = n;}else{reserse(n);while (_size < n){_str[_size] = ch;_size++;}_str[_size] = '\0';}}//Element accesschar& back(){return _str[_size - 1];}const char& back()const{return _str[_size - 1];}char& front(){return _str[0];}const char& front()const {return _str[0];}//Modifiersvoid append(const char* str){size_t n = _size + strlen(str);if (n > _capacity){reserse(n);_capacity = n;}strcat(_str, str);_size += strlen(str);}void push_back(char ch){if (_size == _capacity){reserse(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);}_str[_size] = ch;_size++;_str[_size] = '\0';}String& operator+=(const String& s){append(s._str);return *this;}String& operator+=(const char* str){append(str);return *this;}String& operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}void insert(size_t pos, char ch){assert(pos <= _size && pos >= 0);if (_size == _capacity){reserse(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}size_t end = _size + 1;while (end > pos){_str[end] = _str[end-1];end--;}_str[pos] = ch;_size++;}void insert(size_t pos, const char* str){assert(pos <= _size && pos >= 0);int len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserse(_size + len);}size_t end = _size+1;while (end > pos){_str[end + len] = _str[end-1];end--;}strncpy(_str + pos, str, len);_size += len;}void erase(size_t pos = 0, size_t len = npos){assert(pos >= 0 && pos < _size);if (len == npos||pos+len>_size){_str[pos] = '\0';_size = pos;}else{size_t end = pos + len;while (end <= _size){_str[end - len] = _str[end];end++;}_size -= len;}}//String operations:const char* c_str()const{return _str;}const char* data()const{return _str;}size_t find(char c, size_t pos = 0)const{for (int i = pos;i < _size; i++){if (_str[i] == c){return i;}}return npos;}size_t find(const char* s, size_t pos = 0)const{char* p = strstr(_str + pos, s);if (p){return p - _str;}else{return npos;}}String substr(size_t pos = 0, size_t len = npos)const {assert(pos >= 0 && pos < _size);size_t end = len + pos;String s = "";if (len == npos || pos + len > _size){len = _size - pos;end = _size;}s.reserse(len);for (int i = pos; i < end; i++){s += _str[i];}return s;}String operator+(const String& s2){String ret;ret._size = _size + s2._size;ret._str = new char[_capacity + s2._capacity];strcpy(ret._str, _str);strcpy(ret._str + _size, s2._str);return ret;}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 || *this == s;}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);}
private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;static const size_t npos = -1;
};
//non_member constants
ostream& operator<<(ostream& out, const String& s)
{for (auto ch : s){out << ch;}return out;
}
istream& operator>>(istream& in, String& s)
{char buff[129];size_t i = 0;char ch;ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\0'){buff[i++] = ch;if (i == 128){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;
}

总结

以上就是string的全部内容了，💞。

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