前言

string类一直都是C++的经典问题，之前的文章已经对string类做了一个基本的介绍（string类的基本常用接口），为了更好理解string类的功能，此篇文章将手把手教你带你手搓模拟实现string类，快来一起学习吧！！！

目录

一、 构造/析构/拷贝构造/赋值

1、 构造函数

1️⃣最初版本：

❓【问题】❓

🌟【解答】🌟

❓【问题】❓

🌟【解答】🌟

2️⃣改进版本：

3️⃣优化版本：

2、析构函数

3、拷贝构造函数

4、operator =

二、 遍历

1、operate[ ]

2、iterator

 3、范围 for

​三、比较

1、 operate >

2、operator ==

​3、operator >=

4、operator <

​​ 5、operator <=

 6、operator ！=

 四、增加

1、push_back

2、append

 3、operator +=

4、insert 

1）插入一个字符

2）插入一串字符

五、改操作

1、reserve

2、resize

3、erase

4、clean

5、swap

6、find

1）查找一个字符

2）查找字符串

六、流插入和流提取

1、流插入

2、流提取

七、完整代码

一、 构造/析构/拷贝构造/赋值

为了和标准库分开，我们可以将我们需要模拟实现的string类用另一个命名空间封装起来。

1、 构造函数

1️⃣最初版本：

我们很容易想到下面这种方式：

但是在运行过程中会出现一系列问题：

❓【问题】❓

不能直接把 str 赋值给 _str .

🌟【解答】🌟

在string类中，str 是被const修饰的，这是库里规定的，不能改变。给成员变量 char*_str 加上 const 可以暂时解决这个问题，但会使后期无法对字符串进行扩容。因此，解决方法是开辟一块新的空间，然后将 str 的数据拷贝到_str 中。

❓【问题】❓

无参构造函数运行错误

🌟【解答】🌟

打印 s1,会调用无参构造函数，cout 流插入是自动识别类型，识别为 const char*，他不是去打印这个指针，是打印这个字符串‘\0’之前的数字，就会对空指针进行解引用。因此，解决方法是不在_str 中放入空指针，而是开辟一个空间放入‘\0’;

2️⃣改进版本：

3️⃣优化版本：

利用构造函数的缺省值

2、析构函数

要与new[ ]对应用delete[ ]释放空间。
然后将指针置空，大小容量置0。

3、拷贝构造函数

系统会默认生成拷贝构造函数， 系统默认生成的浅拷贝，两个指向同一块空间，会导致两个问题：改变一个会影响另外一个；一块空间会被析构两次。因此我们需要深拷贝，开辟一块和原来一样大的空间，将数据拷贝过来。更多细节知识可以参考【拷贝构造函数】

​

4、operator =

 赋值是两个已经存在的对象，将其中一个对象拷贝给另一个对象。从内存大小上看，有三种情况：两个对象的内存差不多大，直接可以将内容拷贝过去；赋值对象的内存比较大，直接将内容拷贝过去，但是可能造成空间的浪费；赋值对象的内存比较小，拷贝内容需要对其扩容。

因此，我们可以直接开辟一块跟要赋值对象s一样大的空间tmp，然后将赋值对象的值拷贝到tmp里。将被赋值对_str象的空间释放。最后将tmp赋给_str.将_str对象的大小和容量都与s对象一致。

​

二、 遍历

1、operate[ ]

需要两个版本，编译器可以自动识别。

​

2、iterator

iterator其实在string里来说本质上可以看成一个指针类型。我们在这里自己定义一个iterator。定义完iterator类型后，就可以写begin()和end()了。begin返回的是指向开头位置的迭代器，end返回的是指向最后一个字符的下一个位置。迭代器也需要分为const和非const版本。​

 3、范围 for

范围 for 遍历的底层逻辑是迭代器，因此定义迭代器之后可以直接使用。

​

【运行结果】

​三、比较

1、 operate >

比较大小是依次比较字母的 ascll 码值。

​

2、operator ==

​ 3、operator >=

​

4、operator <

​ 5、operator <=

​

 6、operator ！=

​

 四、增加

1、push_back

首先需要判断内存是否需要扩容，扩容可以自己修改，本文选择是两倍扩容。然后直接将字符放在最后，size++，不要忘记补上‘\0’;

​

2、append

首先需要判断内存是否需要扩容。然后将 str 字符串加在原字符串后面，strcpy 会把‘\0’ 一起拷贝过去，因此不需要单独加上。

​

 3、operator +=

+= 的底层逻辑依旧是push_back 和 append。

​

4、insert 

1）插入一个字符

首先需要判断内存大小；把pos后的字符从前往后挪一个，然后把指定字符放入 pos。最后更新size；需要注意头插，end容易产生越界的问题，本文采用的解决方案是把end往后移一位。

​

2）插入一串字符

​

五、改操作

1、reserve

功能是预留空间，主要用来扩容。当数据实际大小大于容量时，就要开始扩容。原理就是在异地开辟一块空间，多开一个字符用来存放 ‘\0’，然后将原字符拷贝过来，释放原空间。将空间和容量再次赋值给原字符串。

​

2、resize

resize 和 reserve 的区别就是 resize 会扩容之后初始化，如果规定初始化内容，是在原字符串的后面加上规定的初始化内容。改变的仅仅是size，capacity不会改变。resize n 有三种情况：

① n < size 直接删除数据，保留前n个

② size < n <capacity  向后插入n-size个字符

③ n > capacity  扩容 n，capacity 不变

​

​

3、erase

erase()删除某个位置len个字符，len给了缺省值npos，也就是不写长度时，默认从pos位置一直删除到尾。所以有两种情况：

①pos+len >= size ,删除pos后的所有值，直接将 pos 位置的值改成“\0”;

②pos+len< size时，把pos+len后面的值拷贝到pos后，然后调整size即可。

4、clean

只需要将第一个位置上修改成’\0’，大小修改成0. 

5、swap

6、find

1）查找一个字符

find()可以从某个位置开始查找某个字符，返回改字符的位置。

首先需要判断pos位置是否合法。直接利用遍历从pos位置开始查找该字符ch，如果找到直接返回该下标，如果没有找到则返回npos。

2）查找字符串

返回该字符串的位置。 首先需要判断pos位置合法性，直接使用strstr来查找字符串，找到返回指向该字符起始位置的指针。指针-指针等于长度，所以p减去起始位置就是p的位置。

六、流插入和流提取

1、流插入

流插入cout，利用运算符<<重载，要注意这个函数不能写成成员函数，因为this指针会抢占左操作数，而左操作数应该是流插入cout。所以必须写在类外，不能写在类里。写在类外的话，想要访问类里的私有成员就得需要使用友元，而这里可以不需要使用友元就可以访问私有成员，那就是一个一个字符打印。

2、流提取

①cin和scanf当遇到空格或换行都会停止读取。
②本文使用get()函数，因为不管是换行还是空格都会读取。
③每次读取之前都需要将缓冲区内容清空，不然下一次读取就会将上一次的内容也读取下来。
④这里如果每次都读取一个字符会很麻烦，因为会不断的扩容，如果提取的字符很长，就会从小到大不断扩容。所以这里采取的是将提取的字符放入一个数组里，当提取部分或者全部提取之后再放进去。这样就可以减少扩容次数了。注意最后一位要放入’\0’.

七、完整代码

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#pragma once
#include<assert.h>
#include<string>namespace zhou
{class string{public:typedef char* iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str+_size;}iterator begin() const{return _str;}iterator end() const{return _str + _size;}//无参的构造函数/*string():_str(new char[1]),_size(0),_capacity(0){ _str[0] = '\0';}*///带参的构造函数//str是被const修饰的，是库里面决定的，不能改变//string(const char* str=nullptr) 不可以，strlen遇到'\0'才停止，遇到空指针会崩溃	//string(const char* str = '\0')  不可以，类型不匹配，左边是char类型的//string(const char* str = "\0")  //可以，是常量字符串，strlen是0，可以正常运算。string(const char* str = "")  //可以，不写默认是'\0':_size(strlen(str)){_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);}//返回c形式的字符串const char* c_str(){return _str;}string(const string& s):_size(s._size), _capacity(s._capacity){_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);}//无 const 修饰char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);return _str[pos];}//有 const 修饰const char& operator[](size_t pos) const{assert(pos < _size);return _str[pos];}size_t size(){return _size;}//赋值string& operator=(const string s){if (this != &s){char* tmp = new char[s._capacity + 1];strcpy(tmp, s._str);delete[]_str;_str = tmp;_size = s._size;_capacity = s._capacity;}return *this;}//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 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){_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 push_back(char ch){//要判断内存if (_size + 1 > _capacity){reserve(2 * _capacity);}_str[_size] = ch;_size++;//不要忘'\0'_str[_size] = '\0';}void append(const char* str){size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}strcpy(_str + _size, str);_size += len;}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);}//问题代码，会发现头插时会崩溃/*size_t end = _size;while (end >=pos){_str[end + 1] = _str[end];end--;}*/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){size_t len = strlen(str);assert(pos <= _size);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}size_t end = _size + len;while (end > pos + len-1){_str[end] = _str[end-len];end--;}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;}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;}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_capacity =_size= 0;}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;static const size_t npos;};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'){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;}void test_string2(){string s("hello world");//下标遍历for (size_t i = 0; i < s.size(); i++){cout<<s[i];}cout << endl;//iterator遍历string::iterator it = s.begin();while (it < s.end()){cout << *it;it++;}cout << endl;//范围for for (auto ch : s){cout << ch;}}}