---

六、string类

7. string类的模拟实现

我们在上文简单实现了string类的构造函数。不知道大家有没有发现一个问题，我们在进行实现无参的构造函数时，初始化列表将 _str 初始化为 nullptr 了，但是这里真的可以初始化为 nullptr 吗？要仔细想一想，当不提供参数的时候，我们是应该得到一个空指针还是一个空串？对，我们应该是得到一个空串，空串末尾是携带 ‘\0’ 的。我们在修改上次的问题的同时，再将两个函数给合并成一个缺省函数。

// string.h 头文件下
#pragma once
#include<iostream>namespace my
{class string{public:// 默认是空串而不是空指针string(const char* str = ""):_size(strlen(str)){_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;};
}

OK，接下来实现析构函数。

~string()
{delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;
}

析构函数没什么好说的，接下来我们来实现一下字符串的遍历。
首先要实现的就是 size 函数了，遍历需要知道字符串的长度。

// 加 const 使其成为 const 成员函数，使 const 对象也能调用这个函数
size_t size() const
{return _size;
}

遍历方法①：下标 + [] 遍历

// 引用返回，可读可写
inline char& operator[](size_t pos)
{// 越界检查// assert函数需要： #include<assert.h>assert(pos < _size);// _str是字符数组return _str[pos];
}

写了这么多了，我们来使用一下。

// test.cpp 源文件下
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"string.h"
using namespace my;int main()
{string s("hello,world");for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i){std::cout << s[i];}std::cout << std::endl;return 0;
}

nice！但是，我们要知道，下标访问支持可读可写，但是const对象不支持，所以刚刚那个函数不支持const对象，于是我们得重载一个针对于const对象的下标访问函数。

// 针对 const对象 的可读不可写，加 & 是为了减少拷贝
inline const char& operator[](size_t pos) const
{assert(pos < _size);return _str[pos];
}

访问容量函数：

size_t capacity() const
{return _capacity;
}

遍历方法②：迭代器。我们之前介绍了，迭代器是类似指针的东西，但是它不一定是指针！ 但是我们这里可以就把它当作指针来实现。

// string.h 头文件下
#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>namespace my
{class string{public:// 底层是原生指针的迭代器typedef char* iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}// 默认是空串而不是空指针string(const char* str = ""):_size(strlen(str)){_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}// 加 const 使其成为 const 成员函数，使 const 对象也能调用这个函数size_t size() const{return _size;}// 引用返回，可读可写inline char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);return _str[pos];}// 针对 const对象 的可读不可写，加 & 是为了减少拷贝inline const char& operator[](size_t pos) const{assert(pos < _size);return _str[pos];}size_t capacity() const{return _capacity;}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;};
}

来跑一跑：

// test.cpp源文件下
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"string.h"
using namespace my;int main()
{string s("hello,world");//for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)//{//	std::cout << s[i];//}//std::cout << std::endl;for (auto e : s){std::cout << e;}std::cout << std::endl;return 0;
}

由于 范围for 底层就是替换成迭代器的形式，所以这里使用 范围for 来验证迭代器的实现。

没问题，接下来就是为 const对象 来实现专门的 const_iterator 了。

typedef const char* const_iterator;const_iterator begin() const
{return _str;
}const_iterator end() const
{return _str + _size;
}

反向迭代器咱们就不去实现了，咱们学到后面了在谈。
接下来实现 string类 的修改。①push_back 尾插。首先先实现扩容函数 reserve 。

void reserve(size_t n)
{// 只有要扩容的大小比当前容量大才能扩容if (n > _capacity){// 开辟新空间，考虑 '\0' 的空间char* tmp = new char[n + 1];// 拷贝strcpy(tmp, _str);// 释放旧空间delete[] _str;// 更改指针指向_str = tmp;_capacity = n;}
}

void push_back(char ch)
{if (_size == _capacity){// 扩容2倍reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);}_str[_size] = ch;++_size;_str[_size] = '\0';
}

接下来是②append追加函数。

void append(const char* str)
{size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}// 从末尾开始，拷贝新字符串strcpy(_str + _size, str);_size += len;
}

接下来是③重载 +=

string& operator+=(char ch)
{push_back(ch);return *this;
}string& operator+=(const char* str)
{append(str);return *this;
}

由于我们还没有实现流插入和流提取函数，所以我们无法直接输出我们的字符串，但是我们可以实现 c_str() 函数，这个函数的作用是将 string类型 的字符串转换成C语言的字符数组。

char* c_str()
{// 返回字符数组就好return _str;
}

再来跑跑：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"string.h"
using namespace my;int main()
{string s("hello,world");//for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)//{//	std::cout << s[i];//}//std::cout << std::endl;/*for (auto e : s){std::cout << e;}std::cout << std::endl;*/s += '!';s += "YYYYYYYYY";std::cout << s.c_str() << std::endl;return 0;
}

④insert 和 erase

// 在 pos 位置插入一个字符
void insert(size_t pos, char ch)
{assert(pos <= _size);if (_size == _capacity){// 扩容2倍reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);}// 小细节size_t end = _size + 1;while (end > pos){_str[end] = _str[end - 1];--end;}_str[pos] = ch;++_size;
}

注意细节：end 选择的是每次右移的移动终点，如果是起点，会写成 end = _size; end >= pos 当 pos 等于 0 时，由于end和pos都是无符号整形，end不可能比 0 小，所以就会死循环，当end处于右侧时则完美解决了这个问题。

// 从 pos 开始，删除 len 个字符，如果 len 是 npos ，则全删
void erase(size_t pos, size_t len = npos)
{assert(pos < _size);// pos + len >= _size 可能会溢出if (len == npos || len >= _size - pos){_str[pos] = '\0';_size = pos;}strcpy(_str + pos + len, _str + pos);_size -= len;
}

跑跑看：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"string.h"
using namespace my;int main()
{string s("hello,world");//for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)//{//	std::cout << s[i];//}//std::cout << std::endl;/*for (auto e : s){std::cout << e;}std::cout << std::endl;*///s += '!';//s += "YYYYYYYYY";//std::cout << s.c_str() << std::endl;s.insert(5, 'T');std::cout << s.c_str() << std::endl;s.erase(8);std::cout << s.c_str() << std::endl;return 0;
}

接下来是 resize 。

void resize(size_t n, char ch = '\0')
{// 比 size 小则删除if (n <= _size){_str[n] = '\0';_size = n;}else{// 比size大则填充reserve(n);for (size_t i = _size; i < n; ++i){_str[i] = ch;}_str[n] = '\0';_size = n;}
}

再看看：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"string.h"
using namespace my;int main()
{string s("hello,world");//for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)//{//	std::cout << s[i];//}//std::cout << std::endl;/*for (auto e : s){std::cout << e;}std::cout << std::endl;*///s += '!';//s += "YYYYYYYYY";//std::cout << s.c_str() << std::endl;//s.insert(5, 'T');//std::cout << s.c_str() << std::endl;//s.erase(8);//std::cout << s.c_str() << std::endl;s.resize(5);std::cout << s.c_str() << std::endl;s.resize(20, 'Q');std::cout << s.c_str() << std::endl;return 0;
}

写了这么多成员函数，但是没有写拷贝构造函数。有人可能会说哈，拷贝构造函数是默认成员函数，不写编译器也会自动生成，我们不需要写，但是真的不需要写吗？我们之前说过，编译器默认生成的拷贝构造都是浅拷贝，按字节一个一个拷贝，我们来看看下图：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"string.h"
using namespace my;int main()
{string s("hello,world");// 拷贝构造string s2(s);return 0;
}

我们发现这里拷贝构造出来的 s2 和 s 的 _str 指向同一块空间，这就是浅拷贝导致的，这样的情况会使：操作其中一个，另一个也会改变，同一块空间会被析构两次，产生报错。所以说默认的拷贝构造函数不一定好，我们需要自己实现一个深拷贝的拷贝构造函数。

string(const string& s)
{_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;
}

不一样了。

---

未完待续