初识c++（string和模拟实现string）

一、标准库中的string类

string类的文档介绍：cplusplus.com/reference/string/string/?kw=string

1、auto和范围for

auto：

在早期C/C++中auto的含义是：使用auto修饰的变量，是具有自动存储器的局部变量，后来这个

不重要了。C++11中，标准委员会变废为宝赋予了auto全新的含义即：auto不再是一个存储类型

指示符，而是作为一个新的类型指示符来指示编译器，auto声明的变量必须由编译器在编译时期

推导而得。

用auto声明指针类型时，用auto和auto*没有任何区别，但用auto声明引用类型时则必须加&

当在同一行声明多个变量时，这些变量必须是相同的类型，否则编译器将会报错，因为编译器实际

只对第一个类型进行推导，然后用推导出来的类型定义其他变量。

auto不能作为函数的参数，可以做返回值，但是建议谨慎使用

auto不能直接用来声明数组

#include<iostream>
using namespace std;
int func1()
{return 10;
}
// 不能做参数
void func2(auto a)
{}
// 可以做返回值，但是建议谨慎使用
auto func3()
{return 3;
}
int main()
{int a = 10;auto b = a;auto c = 'a';auto d = func1();// 编译报错:rror C3531: “e”: 类型包含“auto”的符号必须具有初始值设定项auto e;cout << typeid(b).name() << endl;//查看变量类型cout << typeid(c).name() << endl;cout << typeid(d).name() << endl;int x = 10;auto y = &x;auto* z = &x;auto& m = x;cout << typeid(x).name() << endl;cout << typeid(y).name() << endl;cout << typeid(z).name() << endl;auto aa = 1, bb = 2;// 编译报错：error C3538: 在声明符列表中，“auto”必须始终推导为同一类型auto cc = 3, dd = 4.0;// 编译报错：error C3318: “auto []”: 数组不能具有其中包含“auto”的元素类型auto array[] = { 4, 5, 6 };return 0;
}

范围for

对于一个有范围的集合而言，由程序员来说明循环的范围是多余的，有时候还会容易犯错误。因此

C++11中引入了基于范围的for循环。for循环后的括号由冒号“ ：”分为两部分：第一部分是范围

内用于迭代的变量，第二部分则表示被迭代的范围，自动迭代，自动取数据，自动判断结束。

范围for可以作用到数组和容器对象上进行遍历

范围for的底层很简单，容器遍历实际就是替换为迭代器，这个从汇编层也可以看到。

#include<iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;
int main()
{int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };// C++98的遍历for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i){array[i] *= 2;}for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i){cout << array[i] << endl;}// C++11的遍历for (auto& e : array)e *= 2;for (auto e : array)cout << e << " " << endl;string str("hello world");for (auto ch : str){cout << ch << " ";}cout << endl;return 0;
}

2、string常见接口

1、 string类对象的常见构造

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void Teststring()
{string s1; // 构造空的string类对象s1string s2("hello bit"); // 用C格式字符串构造string类对象s2string s3(s2); // 拷贝构造s3
}

2、string类对象的容量操作

在这里插入图片描述

注意：

  1. size()与length()方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了与其他容器的接

口保持一致，一般情况下基本都是用size()。

  1. clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

  2. resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，不

同的是当字符个数增多时：resize(n)用0来填充多出的元素空间，resize(size_t n, char

c)用字符c来填充多出的元素空间。注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数

增多，可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。

  1. reserve(size_t res_arg=0)：为string预留空间，不改变有效元素个数，当reserve的参

数小于string的底层空间总大小时，reserver不会改变容量大小。

3、string类对象的访问及遍历操作

在这里插入图片描述

4、string类对象的修改操作

在这里插入图片描述

注意：

  1. 在string尾部追加字符时，s.push_back© / s.append(1, c) / s += 'c’三种的实现方式差

不多，一般情况下string类的+=操作用的比较多，+=操作不仅可以连接单个字符，还可

以连接字符串。

  1. 对string操作时，如果能够大概预估到放多少字符，可以先通过reserve把空间预留

好。

5、string类非成员函数

在这里插入图片描述

6、vs和g++下string结构的说明

注意：下述结构是在32位平台下进行验证，32位平台下指针占4个字节。

​ vs下string的结构

​ string总共占28个字节，内部结构稍微复杂一点，先是有一个联合体，联合体用来定义

​ string中字符串的存储空间：

​ 当字符串长度小于16时，使用内部固定的字符数组来存放

​ 当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间

union _Bxty
{ // storage for small buffer or pointer to larger onevalue_type _Buf[_BUF_SIZE];pointer _Ptr;char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing
} _Bx;

这种设计也是有一定道理的，大多数情况下字符串的长度都小于16，那string对象创建

好之后，内部已经有了16个字符数组的固定空间，不需要通过堆创建，效率高。

其次：还有一个size_t字段保存字符串长度，一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的

容量

​ 最后：还有一个指针做一些其他事情。

​ 故总共占16+4+4+4=28个字节。

在这里插入图片描述

g++下string的结构**

​ G++下，string是通过写时拷贝实现的，string对象总共占4个字节，内部只包含了一个

指针，该指针将来指向一块堆空间，内部包含了如下字段：

​ 空间总大小

​ 字符串有效长度

​ 引用计数

struct _Rep_base
{size_type _M_length;size_type _M_capacity;_Atomic_word _M_refcount;
};

二、string类的模拟实现

1、构造和析构

对于构造和析构这种频繁调用的函数可以直接在类里面写设为inline

构造：

string(const char* str = "")//空拷贝时就一个\0套到下面可以实现。
{_size = strlen(str);//// _capacity计算大小不包含\0_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, str);//把原来的数据拷贝过来。
}

拷贝构造：（拷贝构造一定要深拷贝）

string(const string& s)//拷贝构造
{_size = s._size;_capacity = _capacity;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, s._str);//把原来的数据拷贝过来。
}

析构：

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

赋值：

 string& operator=(const string& s){if (this != &s)//两个是不同的{delete[] _str;_str = new char[s._capacity + 1];//开的时候比capacity多开一个保证两个空间相同。strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;}return *this;//两个相同返回本身。}

深浅拷贝问题：

浅拷贝：也称位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源，最后就会导致

多个对象共享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该

资源已经被释放，以为还有效，所以当继续对资源进项操作时，就会发生发生了访问违规。

在这里插入图片描述

深拷贝：如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出。

一般情况都是按照深拷贝方式提供。

在这里插入图片描述

2、迭代器

string的迭代器本质就是指针。

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

3、容量操作

size_t size()
{return _size;;
}
size_t capacity()const
{return _capacity;
}
bool empty()const
{return _size == 0;
}
void clear()
{*_str = '\0';//第一个为\0_size = 0;//长度为0
}
char& operator[](size_t index)
{assert(index < _size);return _str[index];
}
const char& operator[](size_t pos) const
{assert(pos < _size);return _str[pos];
}

void string::reserve(size_t n)
{if (n > _capacity)//大了才能改{auto* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}else{perror("reserve fail");}
}
void string::resize(size_t n, char c)
{if (_size > n){_str[n] = c;_size = n;}else{reserve(n);//扩空间for (size_t i = _size; i < n; i++){_str[i] = c;}_size = n;}
}

4、修改操作

void string::push_back(char c)
{if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}_str[_size] = c;++_size;_str[_size] = '\0';
}
void string::append(const char* str)
{size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){// 大于2倍，需要多少开多少，小于2倍按2倍扩reserve(_size + len > 2 * _capacity ? _size + len : 2 * _capacity);}strcpy(_str + _size, str);_size += len;
}
string& string::operator+=(char c)
{push_back(c);return *this;
}
string& string::operator+=(const char* str)
{append(str);return *this;
}
size_t string::find(char c, size_t pos) const
{assert(pos < _size);for (size_t i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == c) {return i;}}return npos;
}
size_t string::find(const char* str, size_t pos) const
{assert(pos < _size);const char* ptr = strstr(_str + pos, str);//直接用找字串的函数if (ptr == nullptr){return npos;}else{return ptr - _str;}
}
string& string::insert(size_t pos, char c)
{assert(pos <= _size);if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}for (size_t i = _size + 1; i > pos; i--){_str[i] = _str[i - 1];}_str[pos] = c;++_size;return *this;
}
string& string::insert(size_t pos, const char* str)
{assert(pos <= _size);if (_size + strlen(str) > _capacity){// 大于2倍，需要多少开多少，小于2倍按2倍扩reserve(_size + strlen(str) > 2 * _capacity ? _size + strlen(str) : 2 * _capacity);}for (size_t i = _size + 1 + strlen(str); i > pos ; i--){_str[i] = _str[i - strlen(str)];}for (size_t i = 0; i < strlen(str); i++)//用strcpy有数据丢失风险{_str[pos + i] = str[i];}_size += strlen(str);return *this;
}
string& string::erase(size_t pos, size_t len)
{assert(pos < _size);if (len >= _size - pos)//大于就全删{_str[pos] = '\0';_size = pos;}else{for (size_t i = pos + len; i <= _size; i++)//把len长度删了{_str[i - len] = _str[i];}_size -= len;}
}

5、比较操作

比较操作放在类外面比较好用

bool operator<(const string& s1, const string& s2)
{return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) < 0;
}bool operator<=(const string& s1, const string& s2)
{return s1 < s2 || s1 == s2;
}bool operator>(const string& s1, const string& s2)
{return !(s1 <= s2);
}bool operator>=(const string& s1, const string& s2)
{return !(s1 < s2);
}bool operator==(const string& s1, const string& s2)
{return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) == 0;
}bool operator!=(const string& s1, const string& s2)
{return !(s1 == s2);
}

6、cout和cin

    ostream& operator<<(ostream& _cout, const str::string& s){for (auto ch : s){_cout << ch;}return _cout;}istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();//每次读之前清理一下const int N = 256;char buff[N];//定义一个buff数组避免频繁扩容int i = 0;char ch;//in >> ch;//不用>>是因为它默认以空格和换行为分割符。ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\n'){buff[i++] = ch;if (i == N - 1){buff[i] = '\0';s += buff;//满了就加给si = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';//出来如果每满加\0并给ss += buff;}return in;}
}

7、所有文件

string.h

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#pragma once
#include<iostream>
#include<string>
#include<assert.h>
using namespace std;
namespace str
{class string{public:typedef char* iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}typedef const char* const_iterator;const_iterator begin() const{return _str;}const_iterator end() const{return _str + _size;}public:string(const char* str = "")//空拷贝时就一个\0套到下面可以实现。{_size = strlen(str);// _capacity计算大小不包含\0_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];//多开一个放\0strcpy(_str, str);//把原来的数据拷贝过来。}string(const string& s)//拷贝构造{_size = s._size;_capacity = _capacity;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, s._str);//把原来的数据拷贝过来。}string& operator=(const string& s){if (this != &s)//两个是不同的{delete[] _str;_str = new char[s._capacity + 1];//开的时候比capacity多开一个保证两个空间相同。strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;}return *this;//两个相同返回本身。}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_capacity = _size = 0;}void push_back(char c);string& operator+=(char c);void append(const char* str);string& operator+=(const char* str);const char* c_str() const;void clear(){*_str = '\0';//第一个为\0_size = 0;//长度为0}/// capacitysize_t size(){return _size;;}size_t capacity()const{return _capacity;}bool empty()const{return _size == 0;}void resize(size_t n, char c = '\0');void reserve(size_t n);/// accesschar& operator[](size_t index){assert(index < _size);return _str[index];}const char& operator[](size_t pos) const{assert(pos < _size);return _str[pos];}///relational operators// 返回c在string中第一次出现的位置size_t find(char c, size_t pos = 0) const;// 返回子串s在string中第一次出现的位置size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const;// 在pos位置上插入字符c/字符串str，并返回该字符的位置string& insert(size_t pos, char c);string& insert(size_t pos, const char* str);// 删除pos位置上的元素，并返回该元素的下一个位置string& erase(size_t pos, size_t len);private:char* _str;size_t _capacity;size_t _size;static size_t nops;};ostream& operator<<(ostream& _cout, const str::string& s);istream& operator>>(istream& _cin, str::string& s);static size_t npos = -1;bool operator<(const string& s1, const string& s2);bool operator<=(const string& s1, const string& s2);bool operator>(const string& s1, const string& s2);bool operator>=(const string& s1, const string& s2);bool operator==(const string& s1, const string& s2);bool operator!=(const string& s1, const string& s2);
}

string.c

#include"string.h"
#include<iostream>
using namespace std;
namespace str
{void string::reserve(size_t n){if (n > _capacity)//大了才能改{auto* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}else{perror("reserve fail");}}void string::resize(size_t n, char c){if (_size > n){_str[n] = c;_size = n;}else{reserve(n);//扩空间for (size_t i = _size; i < n; i++){_str[i] = c;}_size = n;}}void string::push_back(char c){if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}_str[_size] = c;++_size;_str[_size] = '\0';}void string::append(const char* str){size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){// 大于2倍，需要多少开多少，小于2倍按2倍扩reserve(_size + len > 2 * _capacity ? _size + len : 2 * _capacity);}strcpy(_str + _size, str);_size += len;}string& string::operator+=(char c){push_back(c);return *this;}string& string::operator+=(const char* str){append(str);return *this;}size_t string::find(char c, size_t pos) const{assert(pos < _size);for (size_t i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == c) {return i;}}return npos;}size_t string::find(const char* str, size_t pos) const{assert(pos < _size);const char* ptr = strstr(_str + pos, str);//直接用找字串的函数if (ptr == nullptr){return npos;}else{return ptr - _str;}}string& string::insert(size_t pos, char c){assert(pos <= _size);if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}for (size_t i = _size + 1; i > pos; i--){_str[i] = _str[i - 1];}_str[pos] = c;++_size;return *this;}string& string::insert(size_t pos, const char* str){assert(pos <= _size);if (_size + strlen(str) > _capacity){// 大于2倍，需要多少开多少，小于2倍按2倍扩reserve(_size + strlen(str) > 2 * _capacity ? _size + strlen(str) : 2 * _capacity);}for (size_t i = _size + 1 + strlen(str); i > pos ; i--){_str[i] = _str[i - strlen(str)];}for (size_t i = 0; i < strlen(str); i++)//用strcpy有数据丢失风险{_str[pos + i] = str[i];}_size += strlen(str);return *this;}string& string::erase(size_t pos, size_t len){assert(pos < _size);if (len >= _size - pos)//大于就全删{_str[pos] = '\0';_size = pos;}else{for (size_t i = pos + len; i <= _size; i++)//把len长度删了{_str[i - len] = _str[i];}_size -= len;}}const char* string::c_str() const{return _str;}bool operator<(const string& s1, const string& s2){return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) < 0;}bool operator<=(const string& s1, const string& s2){return s1 < s2 || s1 == s2;}bool operator>(const string& s1, const string& s2){return !(s1 <= s2);}bool operator>=(const string& s1, const string& s2){return !(s1 < s2);}bool operator==(const string& s1, const string& s2){return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) == 0;}bool operator!=(const string& s1, const string& s2){return !(s1 == s2);}ostream& operator<<(ostream& _cout, const str::string& s){for (auto ch : s){_cout << ch;}return _cout;}istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();//每次读之前清理一下const int N = 256;char buff[N];//定义一个buff数组避免频繁扩容int i = 0;char ch;//in >> ch;//不用>>是因为它默认以空格和换行为分割符。ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\n'){buff[i++] = ch;if (i == N - 1){buff[i] = '\0';s += buff;//满了就加给si = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';//出来如果每满加\0并给ss += buff;}return in;}
}

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这是《开发者说》的第12期&#xff0c;本期我们邀请的开发者是陶德&#xff0c;从小在国企矿山里长大&#xff0c;计算机成绩是文科班里最差的一个&#xff0c;毕业两年找不到工作&#xff0c;睡过公园&#xff0c;讨过剩饭&#xff0c;用打魔兽世界的方式磨炼技术&#xff0c;…
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.NET 8+Vue2 部署到Window Server

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.NET 8Vue2 部署到Window Server 1 配置环境 1.1 下载安装.NET 8 SDK&#xff0c;下载时需注意目标服务器的系统类型&#xff08;64位 or 32位&#xff09; https://dotnet.microsoft.com/zh-cn/download 1.2 下载安装SQL Server数据库&#xff08;服务和管理工具&#xff…
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