一、经典的string类问题

string底层是一个字符数组，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。

1.1 构造函数

1.1.1 全缺省的构造函数

  若写成两个构造函数，一个设置成无参，一个设置成带参，若调用如上的带参构造函数就会报错，将str传给_str，属于权限放大，为了解决这个问题，可以将_str改为const char*类型，但是无法修改_str所指向的内容，调用operator[]函数就会报错。
  因为后续要考虑扩容等问题，所以最好是new一块空间，而无参的构造函数为了保持析构都用delete[]，所以使用new[]。
  不可以将缺省值设置为nullptr，strlen(str)对于str指针解引用，遇到’\0’终止，解引用NULL会报错。
  将缺省值设置成一个空字符串，结尾默认为’\0’。

		/*string():_str(new char[1]), _size(0), _capacity(0){_str[0] = '\0';}*///string(const char* str = nullptr)  //不可以//string(const char* str = '\0')  //类型不匹配//string(const char* str = "\0")   //可以，常量字符串//string(const char* str)string(const char* str = "")    //可以，无论写和不写，默认最后以\0结束:_size(strlen(str))//:_str(str)//, _size(strlen(str))//, _capacity(strlen(str)){_capacity = _size == 0 ? 3 : _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;

2.1 拷贝构造

创建一块同样大小的空间，并将原来的数据拷贝下来，这样两个指针就指向自己的空间，一个被修改也不会影响另一个

	//s3(s2)string(const string& s):_size(s._size), _capacity(s._capacity){_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);}

3.1 赋值

赋值运算符也是默认成员函数，如果不写会进行浅拷贝/值拷贝
三种情况

1.若为第一种两者空间大小相同，则进行值拷贝
2.若为第二种s1的空间远大于s2的空间，进行值拷贝会浪费时间，所以系统会按照第三种做法执行
3.若为第三种，s1的空间大小，需要new开辟一块空间，将旧空间销毁，将s2拷贝到新开辟的空间
编译器不会这样处理，直接将旧空间释放，再去开辟新空间，并将值拷贝过来

	//s1=s3string& 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;*/char* tmp = new char[s._capacity + 1];strcpy(tmp, s._str);delete[] _str;_str = tmp;_size = s._size;_capacity = s._capacity;}return *this;}

4.1 析构函数

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

释放_str，并置为空指针，将_size和_capacity置为0

5.1 c_str

	const char* c_str(){return _str;}

返回const char*类型的指针 相当于返回字符串

6.1 operator[]

		char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);return _str[pos];}const char& operator[](size_t pos) const{assert(pos < _size);return _str[pos];}

由于可能存在string与const string类型所以设置成两个函数构成函数重载

7.1 size

	size_t size() const{return _size;}

返回字符串的大小

8.1 capacity

	size_t capacity() const{return _capacity;}

返回字符串的容量

9.1 比较（ASCII）大小

	//不修改成员变量数据的函数，最好都加上constbool 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;//return *this > s || s == *this;}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);}

通过C语言函数strcmp，比较字符串从头开始字符的ASCII值，再通过复用来实现剩下的
如果不小心在复用时将const修饰的传给非const成员就会报错，所以括号外面加上const，修饰this指针

10.1 resize

分为三种情况
n<size 删除数据
size<n<capacity 剩余空间初始化
n>capacity 扩容+初始化

	void resize(size_t n, char ch = '\0'){if (n <= _size){//删除数据--保留前n个_size = n;_str[_size] = '\0';}else{if (n > _capacity){reserve(n);}size_t i = _size;while (i < n){_str[i] = ch;++i;}_size = n;_str[_size] = '\0';}}

11.1 reserve

为了防止new失败，所以使用临时变量tmp指向new出来的空间，若new成功，释放旧空间，并将 _str指向新空间

	void reserve(size_t n){if (n > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}

12.1 push_back(尾插字符)

	void push_back(char ch){/*if (_size + 1 > _capacity){reserve(_capacity * 2);}_str[_size] = ch;++_size;_str[_size] = '\0';*/insert(_size, ch);}

通过reserve进行类似扩容的操作，再将ch赋值给当前最后一个字符

13.1 append(尾插字符串)

	void append(const char* str){//size_t len = strlen(str);//if (_size + len > _capacity)//{//	reserve(_size + len);//}//strcpy(_str + _size, str);strcat(_str, str);//_size += len;insert(_size, str);}

通过reserve类似扩容的操作，扩大了字符串长度的空间，并且在原字符串’\0’的位置开始拷贝str字符串

14.1 +=字符/字符串

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

使用上面实现好的push_back和append

15.1 insert插入字符/字符串

在pos位置插入字符

string& insert(size_t pos, char ch){assert(pos <= _size);if (_size + 1 > _capacity){reserve(2 * _capacity);}size_t end = _size+1;while (end > pos){_str[end] = _str[end-1];--end;}_str[pos] = ch;++_size;return *this;}

由于pos与end都是size_t类型，没有负数
所以当while循环条件设置为end>=pos并且pos=0时，–end，end变为负数，计算的是其补码，所以一直成立，无法结束循环
需要将end指向_size的下一个位置，才能是循环结束

在pos位置插入字符串

	string& insert(size_t pos, const char* str){assert(pos <= _size);size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}//挪动数据size_t end = _size + len;while (end > pos + len - 1){_str[end] = _str[end-len];--end;}/*size_t end = _size;for (size_t i = 0; i < _size + 1; ++i){_str[end + len] = _str[end];--end;}*///拷贝插入strncpy(_str + pos, str, len);_size += len;return *this;}

临界条件为保证最后一次下标end减去len，在下标为0的位置上，所以取边界为pos+len
end>pos+len-1，最后一次取值即为pos+len
使用strncpy函数，不包含’\0’，将str拷贝给_str+pos下标位置开始的len个字符

16.1 erase

pos位置开始删除len个数据
分两种情况：
1.当pos+len<总长度时，使用strcpy函数拷贝，从而覆盖删除要被删除的字符
2.当pos+len大于总长度或者len等于npos时，剩余长度全部删除

	string& erase(size_t pos, size_t len = npos){assert(pos < _size);if (len == npos || pos + len >= _size){_str[pos] = '\0';_size = pos;}else{strcpy(_str + pos, _str + pos + len);_size -= len;}return *this;}

17.1 swap

	//swap(s1, s2);//s1.swap(s2);void swap(string& s){std::swap(_str, s._str);std::swap(_capacity, s._capacity);std::swap(_size, s._size);}

交换两个字符串

18.1 find

查找字符，返回字符的下标

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

查找字符字串，返回字串开始的下标

	size_t find(const char* str, size_t pos = 0){assert(pos < _size);char* p = strstr(_str + pos, str);if (p == nullptr){return npos;}else{return p - _str;}}

19.1 clear

	void clear(){_str[0] = '\0';_size = 0;}

清除有效字符

20.1 流插入<<

流插入重载必须实现为友元函数么？
不对，使用友元函数是为了在类外面调用类的私有的成员变量，若不需要调用则不用友元函数

	ostream& operator<<(ostream& out, const string& s){for (auto ch : s){out << ch;}return out;}

实现流插入不可以调用c_str(),因为c_str()返回的是一个字符串，遇到’\0’就会结束，但若打印结果有好几个’\0’，则遇见第一个就会结束，不符合预期

21.1 流提取>>

输入多个值，C++规定空格/换行是值与值之间的区分

istream& operator>>(istream& in,  string& s)//>>{//错误写法char ch;in >> ch;while (ch != ' ' && ch != '\n'){s += ch;in >> ch;}return in;}

上述代码在循环中无法找到空格/换行，导致循环无法停止
输入的数据在缓冲区中，使用循环在缓冲区中提取数据，但是空格/换行不在缓冲区中，因为认为它是多个值之间的间隔
使用get就不会认为空格/换行是多个值之间的间隔，若遇见空格/换行就会存储缓冲区中等待提取

istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();char ch = in.get();char buff[128];size_t i = 0;while (ch != ' ' && ch != '\n'){//s += ch;buff[i++] = ch;if (i == 127){buff[127] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();}if (i != 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}

当需要输入的string对象中有值存在时，需要先使用clear清空，再输入新的数据
为了避免频繁扩容，使用一个128的字符数组接收，若输入的数据比128小，跳出循环将数组中的数据传给string类s，若输入的数据比128大，则将字符数组整体传给string类s，再正常扩容

二、整体代码实现

2.1 string.h

#pragma once
#pragma once
#include <assert.h>namespace zl
{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]), _size(0), _capacity(0){_str[0] = '\0';}*///string(const char* str = nullptr)  //不可以//string(const char* str = '\0')  //类型不匹配//string(const char* str = "\0")   //可以，常量字符串//string(const char* str)string(const char* str = "")    //可以，无论写和不写，默认最后以\0结束:_size(strlen(str))//:_str(str)//, _size(strlen(str))//, _capacity(strlen(str)){_capacity = _size == 0 ? 3 : _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}//s3(s2)string(const string& s):_size(s._size), _capacity(s._capacity){_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);}//s1=s3string& 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;*/char* tmp = new char[s._capacity + 1];strcpy(tmp, s._str);delete[] _str;_str = tmp;_size = s._size;_capacity = s._capacity;}return *this;}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}const char* c_str(){return _str;}char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);return _str[pos];}const char& operator[](size_t pos) const{assert(pos < _size);return _str[pos];}size_t size() const{return _size;}size_t capacity() const{return _capacity;}//不修改成员变量数据的函数，最好都加上constbool 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;//return *this > s || s == *this;}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);}void resize(size_t n, char ch = '\0'){if (n <= _size){//删除数据--保留前n个_size = n;_str[_size] = '\0';}else{if (n > _capacity){reserve(n);}size_t i = _size;while (i < n){_str[i] = ch;++i;}_size = n;_str[_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 push_back(char ch){/*if (_size + 1 > _capacity){reserve(_capacity * 2);}_str[_size] = ch;++_size;_str[_size] = '\0';*/insert(_size, ch);}void append(const char* str){//size_t len = strlen(str);//if (_size + len > _capacity)//{//	reserve(_size + len);//}//strcpy(_str + _size, str);strcat(_str, str);//_size += len;insert(_size, str);}string& operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}string& operator+=(const char* str){append(str);return *this;}string& insert(size_t pos, char ch){assert(pos <= _size);if (_size + 1 > _capacity){reserve(2 * _capacity);}size_t end = _size+1;while (end > pos){_str[end] = _str[end-1];--end;}_str[pos] = ch;++_size;return *this;}string& insert(size_t pos, const char* str){assert(pos <= _size);size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}//挪动数据size_t end = _size + len;while (end > pos + len - 1){_str[end] = _str[end-len];--end;}/*size_t end = _size;for (size_t i = 0; i < _size + 1; ++i){_str[end + len] = _str[end];--end;}*///拷贝插入strncpy(_str + pos, str, len);_size += len;return *this;}string& erase(size_t pos, size_t len = npos){assert(pos < _size);if (len == npos || pos + len >= _size){_str[pos] = '\0';_size = pos;}else{strcpy(_str + pos, _str + pos + len);_size -= len;}return *this;}//swap(s1, s2);//s1.swap(s2);void swap(string& s){std::swap(_str, s._str);std::swap(_capacity, s._capacity);std::swap(_size, s._size);}size_t find(char ch,size_t pos=0){assert(pos < _size);for (size_t i = pos; i < _size; ++i){if (_str[i] == ch){return i;}}return npos;}size_t find(const char* str, size_t pos = 0){assert(pos < _size);char* p = strstr(_str + pos, str);if (p == nullptr){return npos;}else{return p - _str;}}void clear(){_str[0] = '\0';_size = 0;}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;static const size_t npos;//可以//static const size_t npos = -1;//不可以//static const double dpos=1.1;};const size_t string::npos = -1;ostream& operator<<(ostream& out, const string& s){for (auto ch : s){out << ch;}return out;}istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();char ch = in.get();char buff[128];size_t i = 0;while (ch != ' ' && ch != '\n'){//s += ch;buff[i++] = ch;if (i == 127){buff[127] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();}if (i != 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}void test_string1(){string s1;string s2("hello world");cout << s1.c_str() << endl;cout << s2.c_str() << endl;s2[0]++;cout << s1.c_str() << endl;cout << s2.c_str() << endl;}void test_string2(){string s1;string s2("hello world");string s3(s2);cout << s1.c_str() << endl;cout << s2.c_str() << endl;cout << s3.c_str() << endl;s2[0]++;cout << s2.c_str() << endl;cout << s3.c_str() << endl;s1 = s3;cout << s1.c_str() << endl;cout << s3.c_str() << endl;}void Print(const string& s){for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i){cout << s[i] << " ";}cout << endl;string::const_iterator it = s.begin();while (it != s.end()){//*it = 'x';++it;}cout << endl;for (auto ch : s){cout << ch << " ";}}void test_string3(){string s1("hello world");for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i){s1[i]++;}cout << endl;for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i){cout << s1[i] << " ";}cout << endl;Print(s1);string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){(*it)--;++it;}cout << endl;it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;for (auto ch : s1){cout << ch << " ";}cout << endl;}void test_string4(){string s1("hello world");string s2("hello world");string s3("xx");cout << (s1 < s2) << endl;cout << (s1 == s2) << endl;cout << (s1 >= s2) << endl;}void test_string5(){string s1("hello world");s1.push_back(' ');s1.append("xxxxxxxxxxxxxxxxxxx");cout << s1.c_str() << endl;string s2;s2 += 'a';s2 += 'b';s2 += 'c';cout << s2.c_str() << endl;s1.insert(5, 'x');cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(0, 'x');cout << s1.c_str() << endl;}void test_string6(){string s1("hello world1111111111111111111111111111");cout << s1.capacity() << endl;s1.reserve(10);cout << s1.capacity() << endl;}void test_string7(){string s1;s1.resize(20, 'x');cout << s1.c_str() << endl;s1.resize(30, 'y');cout << s1.c_str() << endl;s1.resize(10);cout << s1.c_str() << endl;}void test_string8(){string s1("11111111111");s1.insert(0, 'x');cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(3, 'x');cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(3, "yyy");cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(0, "yyy");cout << s1.c_str() << endl;}void test_string9(){string s1("0123456789");cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(4, 3);cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(4, 30);cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(2);cout << s1.c_str() << endl;}//流插入重载必须实现成友元函数？不对void test_string10(){string s1("0123456789");s1 += '\0';s1 += "xxxxxxxx";cout << s1 << endl;cout << s1.c_str() << endl;string s2;cin >> s2;cout << s2 << endl;cin >> s1;cout << s1 << endl;}}

2.2 test.cpp

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;#include "string.h"int main()
{try{//zl::test_string1();//zl::test_string2();//zl::test_string3();//zl::test_string4();//zl::test_string5();//zl::test_string6();//zl::test_string7();//zl::test_string8();//zl::test_string9();zl::test_string10();}catch (const exception& e){cout << e.what() << endl;}//zl::string s1;//std::string s2;//cout << sizeof(s1) << endl;//24    //12//cout << sizeof(s2) << endl;//40    //28//zl::string s3("11111");//std::string s4("111111");//cout << sizeof(s3) << endl;//24      //12//cout << sizeof(s4) << endl;//40       //28return 0;
}