【C++】08.string类模拟实现

        这篇博客我们来按【C++】07.string详解-CSDN博客来模拟实现string类。

目录

  一、成员变量

 二、构造函数、赋值运算符重载与析构函数

2.1 构造函数

2.2 赋值运算符重载

2.3 析构函数 

三、迭代器

3.1 begin()

3.2 end()

四、对容器的操作

4.1 计算字符串的长度与容量        

4.2 修改容量

4.3 清空容器

4.4 交换两个字符串        

4.5 提取子串

 4.6 C++字符串转化C语言字符串

五、[]运算符重载——访问字符串

六、对容器的增删查改

6.1 push_back尾插字符

6.2 append尾插字符串

6.3 +=运算符重载

6.4 任意位置的插入

6.5 任意位置的删除  

6.6字符串/字符的查找

七、字符串比较操作

八、流插入与流提取重载

  一、成员变量

        字符数组_str来存储字符串，_size记录当前的大小，_capacity来记录当前容量，npos是静态成员常量，表示无符号的-1（即int最大值）。        

	char* _str;size_t _size;size_t _capacity;const static size_t npos;

        然后需要对npos定义：

	const size_t string::npos = -1;

 二、构造函数、赋值运算符重载与析构函数

2.1 构造函数

        构造函数本博客实现了有缺省值的构造，拷贝构造。这两种构造都需要动态内存管理，拷贝构造也要实现深拷贝。

/*string::string()
{_str = new char('\0');_size = _capacity = 0;
}*/
//缺省构造
string::string(const char* str):_size(strlen(str))
{_capacity=_size;_str = new char[_size+1];strcpy(_str, str);
}
//拷贝构造
string::string(const string& str)
{_str = new char[str._capacity + 1];_size = str._size;_capacity = str._capacity;strcpy(_str, str._str);
}

2.2 赋值运算符重载

        实现赋值运算重载需要手动实现realloc功能，并且这里也是需要深拷贝。

string& string::operator=(const string& str)
{char* temp=new char[str._capacity + 1];strcpy(temp, str._str);delete[] _str;_str=temp;_size = str._size;_capacity = str._capacity;return *this;
}

2.3 析构函数 

        析构函数用以完成资源的清理。

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

三、迭代器

3.1 begin()

        begin()用来返回指向字符串第一个字符的指针。

string::iterator string::begin()
{return _str;
}string::const_iterator string::begin() const//常begin迭代器
{return _str;
}

3.2 end()

        end()用来返回指向字符串'\0'位置的指针。

string::iterator string::end()
{return _str + _size;
}string::const_iterator string::end() const//常end迭代器
{return _str + _size;
}

四、对容器的操作

4.1 计算字符串的长度与容量        

size_t string::size()const
{return _size;
}
size_t string::capacity()const//计算容量
{return _capacity;
}

4.2 修改容量

        对容器扩容只能对_capacity扩大。

void string::reserve(size_t n)//扩展容器大小，对capacity操作
{if(n>_capacity){			char* temp = new char[n + 1];strcpy(temp, _str);delete[] _str;_str = temp;_capacity = n;}
}

4.3 清空容器

void string::clear()//清空
{_str[0] = '\0';_size = 0;
}

4.4 交换两个字符串        

        如果使用std中的swap那会将两个_str进行深拷贝，在拷贝构造，可谓是困难重重，并且造成空间资源的浪费，这时候我们就有了类成员swap(),将两个字符数组指针交换，_size,_capacity交换。 

void string::swap(string& str)
{std::swap(_str, str._str);std::swap(_size, str._size);std::swap(_capacity, str._capacity);}

4.5 提取子串

string string::substr(size_t pos, size_t len)const//返回从pos位置开始的len个字符组成的新串
{if (len > _size - pos - 1){string temp(_str + pos);return temp;}else{string temp;temp.reserve(len);for (int i = 0; i < len; i++){temp += _str[pos + i];}return temp;}
}

 4.6 C++字符串转化C语言字符串

const char* string::c_str() const
{return _str;
}

五、[]运算符重载——访问字符串

        这个函数分为返回引用和常引用两种：

//访问字符串
char& string::operator[](int pos)//char&  可以修改指向的数据
{assert(pos < _size);return _str[pos];
}
const char& string::operator[](int pos)const //不可修改指向的数据
{assert(pos < _size);return _str[pos];
}

六、对容器的增删查改

6.1 push_back尾插字符

        在插入前需要检查容量大小，空间不够就扩容。

//修改字符串
void string::push_back(char c)//尾插字符
{if (_size == _capacity){size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;reserve(newcapacity);}_str[_size++] = c;_str[_size]='\0';
}

6.2 append尾插字符串

        在插入之前也需要检查容量大小，不够就扩容。

void string::append(const char* str)//尾插字符串
{size_t len = strlen(str);if(_size+len>_capacity){reserve(_size + len + 1);}strcat(_str, str);_size += len;
}

6.3 +=运算符重载

        实现+=即可以插入字符串和字符，那么我们对push_back()和append()函数复用即可。

string& string::operator+=(char c)//复用+=
{push_back(c);return *this;
}
string& string::operator+=(const char* str)
{append(str);return *this;
}

6.4 任意位置的插入

        这种函数我么也需要检查容量，如果不够就要扩容，然后载pos位置处插入。

void string::insert(size_t pos, char c)//任意位置插入字符
{assert(pos <= _size);if (_size == _capacity){size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;reserve(newcapacity);}size_t end = _size + 1;while (end > pos){_str[end] = _str[end - 1];end--;}_str[pos] = c;_size++;}
void string::insert(size_t pos, const char* str)//任意位置插入字符串
{assert(pos <= _size);size_t len = strlen(str);reserve(_size + len+1);size_t end = _size + len + 1;while (end > pos + len){ _str[end] = _str[end -  len];end--;}memcpy(_str + pos, str,len);_size += len;
}

6.5 任意位置的删除  

        默认的len长度为npos，如果npos大于_size，那么就将后面的字符全部删除。

void string::erase(size_t pos, size_t len)
{assert(pos <= _size); if (len > _size - pos-1) { _str[pos] = '\0';_size = pos; }else{strcpy(_str + pos, _str + pos + len);_size -= len;}
}

6.6字符串/字符的查找

        这个函数提供pos，表示从pos位置开始查找。

size_t string::find(char ch, size_t pos)const//查找ch
{assert(pos < _size);for (int i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == ch){return i;}}return npos;
}
size_t string::find(const char* str, size_t pos)const//查找str
{assert(pos < _size);char* temp = strstr(_str + pos, str);//复用C语言的函数return temp - _str;
}

七、字符串比较操作

        这里仍然像前面的日期类一样，实现==与>两个函数，剩下的使用这两个进行复现。

//比较字符串
bool string::operator==(const string& str)
{return strcmp(_str, str._str) == 0;
}
bool string::operator!=(const string& str)
{return !(*this == str);}
bool string::operator>(const string& str)
{return strcmp(_str, str._str) > 0;
}
bool string::operator>=(const string& str)
{return *this == str || *this > str;
}
bool string::operator<(const string& str)
{return !(*this == str || *this > str);
}
bool string::operator<=(const string& str)
{return *this == str || *this < str;
}

八、流插入与流提取重载

istream& operator>>(istream& in, string& str)
{str.clear();char ch = in.get();//必须使用这个函数进行输入while (ch != ' ' && ch != '\n'){str += ch;ch = in.get();}return in;
}ostream& operator<<(ostream& out, const string& str)
{for (size_t i = 0; i < str.size(); i++){out << str[i];}return out;
}

九、string类实现的源代码

//string.h
#pragma once#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<cstring>
using namespace std;namespace MyString
{class string{public://迭代器实现typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;iterator begin();//begin迭代器iterator end();//end迭代器const_iterator begin() const;//常begin迭代器const_iterator end() const;//常end迭代器//构造和析构//string();  //写一个全缺省的即可，不需要单独写string(const char* str="");string(const string& str);string& operator=(const string& str);~string();//string 操作const char* c_str()const;//返回C语言类型的字符串size_t find(char ch, size_t pos=0)const;//查找chsize_t find(const char* str, size_t pos=0)const;//查找strstring substr(size_t pos = 0, size_t len = npos)const;//返回从pos位置开始的len个字符组成的新串//对容器的操作size_t size()const;//计算大小size_t capacity()const;//计算容量void reserve(size_t n=0);//扩展容器大小，对capacity操作void clear();//清空void swap(string& str);//遍历访问stringchar& operator[](int pos);//重载[ ],可修改指向内容const char& operator[](int pos)const;//重载[ ],不可修改指向内容//更改字符串void push_back(char c);//尾插字符void append(const char* str);//尾插字符串string& operator+=(char c);//复用+=string& operator+=(const char* str);void insert(size_t pos, char c);//任意位置的插入字符void insert(size_t pos, const char* str);//任意位置插入字符串void erase(size_t pos = 0, size_t len = npos);//非成员函数//比较字符串bool operator==(const string& str);bool operator!=(const string& str);bool operator>(const string& str);bool operator>=(const string& str);bool operator<(const string& str);bool operator<=(const string& str);private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;const static size_t npos;};istream& operator>>(istream& in, string&  str);ostream& operator<<(ostream& out, const string&  str);
}
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"string.h"namespace MyString
{const size_t string::npos = -1;//迭代器string::iterator string::begin(){return _str;}string::iterator string::end(){return _str + _size;}string::const_iterator string::begin() const//常begin迭代器{return _str;}string::const_iterator string::end() const//常end迭代器{return _str + _size;}//构造和析构+赋值//可以不用写，写个全缺省即可/*string::string(){_str = new char('\0');_size = _capacity = 0;}*/string::string(const char* str):_size(strlen(str)){_capacity=_size;_str = new char[_size+1];strcpy(_str, str);}string::string(const string& str){_str = new char[str._capacity + 1];_size = str._size;_capacity = str._capacity;strcpy(_str, str._str);}string& string::operator=(const string& str){char* temp=new char[str._capacity + 1];strcpy(temp, str._str);delete[] _str;_str=temp;_size = str._size;_capacity = str._capacity;return *this;}string::~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}//c_str()模拟实现const char* string::c_str() const{return _str;}size_t string::find(char ch, size_t pos)const//查找ch{assert(pos < _size);for (int i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == ch){return i;}}return npos;}size_t string::find(const char* str, size_t pos)const//查找str{assert(pos < _size);char* temp = strstr(_str + pos, str);//复用C语言的函数return temp - _str;}string string::substr(size_t pos, size_t len)const//返回从pos位置开始的len个字符组成的新串{if (len > _size - pos - 1){string temp(_str + pos);return temp;}else{string temp;temp.reserve(len);for (int i = 0; i < len; i++){temp += _str[pos + i];}return temp;}}//对容器的操作——容量size_t string::size()const{return _size;}size_t string::capacity()const//计算容量{return _capacity;}void string::reserve(size_t n)//扩展容器大小，对capacity操作{if(n>_capacity){			char* temp = new char[n + 1];strcpy(temp, _str);delete[] _str;_str = temp;_capacity = n;}}void string::clear()//清空{_str[0] = '\0';_size = 0;}void string::swap(string& str){std::swap(_str, str._str);std::swap(_size, str._size);std::swap(_capacity, str._capacity);}//访问字符串char& string::operator[](int pos)//char&  可以修改指向的数据{assert(pos < _size);return _str[pos];}const char& string::operator[](int pos)const //不可修改指向的数据{assert(pos < _size);return _str[pos];}//修改字符串void string::push_back(char c)//尾插字符{if (_size == _capacity){size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;reserve(newcapacity);}_str[_size++] = c;_str[_size]='\0';}void string::append(const char* str)//尾插字符串{size_t len = strlen(str);if(_size+len>_capacity){reserve(_size + len + 1);}strcat(_str, str);_size += len;}string& string::operator+=(char c)//复用+={push_back(c);return *this;}string& string::operator+=(const char* str){append(str);return *this;}void string::insert(size_t pos, char c)//任意位置插入字符{assert(pos <= _size);if (_size == _capacity){size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;reserve(newcapacity);}size_t end = _size + 1;while (end > pos){_str[end] = _str[end - 1];end--;}_str[pos] = c;_size++;}void string::insert(size_t pos, const char* str)//任意位置插入字符串{assert(pos <= _size);size_t len = strlen(str);reserve(_size + len+1);size_t end = _size + len + 1;while (end > pos + len){ _str[end] = _str[end -  len];end--;}memcpy(_str + pos, str,len);_size += len;}void string::erase(size_t pos, size_t len){assert(pos <= _size); if (len > _size - pos-1) { _str[pos] = '\0';_size = pos; }else{strcpy(_str + pos, _str + pos + len);_size -= len;}}//比较字符串bool string::operator==(const string& str){return strcmp(_str, str._str) == 0;}bool string::operator!=(const string& str){return !(*this == str);}bool string::operator>(const string& str){return strcmp(_str, str._str) > 0;}bool string::operator>=(const string& str){return *this == str || *this > str;}bool string::operator<(const string& str){return !(*this == str || *this > str);}bool string::operator<=(const string& str){return *this == str || *this < str;}istream& operator>>(istream& in, string& str){str.clear();char ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\n'){str += ch;ch = in.get();}return in;}ostream& operator<<(ostream& out, const string& str){for (size_t i = 0; i < str.size(); i++){out << str[i];}return out;}
}

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