为了更好的使用C++中的标准库，下面是对string一些比较重要的接口进行模拟实现，有需要借鉴即可。

这里给出string文档地址链接，方便对照：LINK

1.string结构的设计

string底层我们使用字符数组来实现，即顺序表，惟一与顺序表做区分的是我们的string后面默认有个\0，这个需要注意的。

class string
{
private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;
};

2.string构造函数

string构造函数的模拟实现有两种实现方式，

• 1.分开写无参构造函数和有参构造函数
• 2.只写一个通用的构造函数，即全缺省构造函数

下面来介绍两种不同的写法：

2.1构造函数分开写

//分开写的情况下：
//无参构造器
string():_str(new char)//这里写nullptr可以吗？不可以，因为这样用于结合c_str的接口特性。, _size(0), _capacity(0)
{_str[0] = '\0';
}//有参构造器
string(const char* str):_size(strlen(str))
{_capacity = _size;//capacity和size计算给值_str = new char[_size + 1];//给空间strcpy(_str, str);//拷贝过去，这里自带\0不用担心
}
*/

思考：开空间时候为什么多开一个？
答：为\0预留位置。在上面无参构造器种开一个空间即是这个道理

思考：为什么要在string末尾多加一个\0？
我们说，C语言喜欢把字符串末尾多加一个\0，这是因为C语言没有标识字符串的长度，用\0来标识字符的结尾。但是我们string是有_size来进行维护的呀，怎么还需要用\0呢？
答：其实这个问题是string要与C字符串相兼容的缘故，正因为是C++要兼容C也是一样的道理。

2.2构造函数一块写

string(const char* str = "")//这个地方的缺省参数用什么？:_size(strlen(str))//看一下有一个字符
{_capacity = _size;//标识该字符的长度，空间大小，标识情况下并不包含capacity的大小_str = new char[_capacity + 1];//开空间strcpy(_str, str);//把临时变量的值拷贝过去
}

思考：str为什么给缺省值？
答：因为这主要是有时候是充当无参构造器来用的。
思考：这个str的缺省值为什么给两个引号？
答：这里并不是两个引号的意思，而是一个字符串，这个字符串是有一个字符的，为\0。

拷贝构造函数怎么写？这个地方涉及到深浅拷贝问题，所以需要自己另开空间才行

2.3拷贝构造函数的传统写法

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

2.4拷贝构造函数的现代写法

//现代写法
string(string& s)
{string temp(s._str);//这个地方会去调用构造函数，构造出一个新的堆过来。swap(temp);
}

思考：拷贝构造函数的传统写法和现代写法哪个更好？
答：他俩是基本一样的，只不过第二种把第一种那一段代码用构造函数等效掉了。

2.5赋值运算符重载

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

思考：什么时候编译器会调用赋值运算符重载，又什么时候调用拷贝构造函数呢？
答：切忌不能单看是不是写的等于号哈，如果string s已存在，string sc正在创建，那调用的就是拷贝构造，如果s和sc都已经存在了，那就是调用的是赋值运算符重载。

说完了构造函数的实现，我们再来说一下析构函数的写法

3.析构函数

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

析构函数这里很简单，不再多说。

4.遍历

遍历是string种常用的功能之一。string的遍历方式主要有三种，其一曰方括号，其二曰迭代器，其三曰范围for；

下面依次介绍三种string遍历的模拟实现：

4.1operator[]重载

char& operator[](size_t pos)
{assert(pos < _size);//越界检查,传统的C语言数组检查是一种抽查return _str[pos];
}

检查方式的进步：
注：这里需要注意一点的是方括号的函数重载的越界检查，这个越界检查是用assert实现的，更加全面安全；相对于C语言来说，因为C语言的越界检查是一种“抽查”，有时候读越界的时候是检查不出来的。

思考：这里返回值为什么用char&
答：效率更加高效，第二就是更加方便对string字符值的修改。因为遍历支持可读可写。

当然，为了适应不可修改的const string，我们也提供了const []重载

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

这个函数后面为什么加const呢？
答：
1.防止在函数内对string字符做修改
2.构成函数重载
3.便于编译器调用const或非const的函数匹配

4.2迭代器

string的迭代器是一种像指针的遍历方式，使用上很像指针，但是具体内部是不是指针这就看具体是怎么实现的了。

typedef char* iterator;//必须要统一名称 + 类域iterator begin()
{return _str;
}iterator end()
{return _str + _size;
}

我们还提供了const版本，以供const string使用

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

4.3范围for

这个范围for最开始压根不是C++的语法，不过后来随着Python的崛起，C++觉得这玩意挺好使，然后就直接抄过来了，但是C++底层是用迭代器替换的方式支持范围for使用的。

也就是说，这个范围for在编译完了就是迭代器，编译器给你代码替换掉了而已。

typedef char* iterator;//必须要统一名称 + 类域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;
}

上面遍历方式说完了，咱们再来说一下字符/字符串插入这个话题

5.字符/字符串插入

这个地方库中是实现了很多的函数重载的，支持各种场景下的字符/字符串插入。
这个地方我为了简化只实现了其中的几个，库中实现的很多函数大体上是一样的。

5.1尾插一个字符

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

5.2尾插一个字符串

string& append(const char* str)
{size_t len = strlen(str);//扩大s的长度倍数if (len + _size > _capacity){reserve(_capacity + len);}//拷贝数据strcpy(_str + _size, str);//更新_size_size += len;return *this;
}

5.3+=字符串

string& operator+=(const char* s)
{this->append(s);return *this;
}

5.4任意位置插入字符

string& insert(size_t pos,char ch)
{assert(pos <= _size);if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);}//坑1：//size_t end = _size;//while (end >= pos)//{//	_str[end + 1] = _str[end];//	end--;//}//坑2：//int end = _size;//while (end >= pos)//{//	_str[end + 1] = _str[end];//	end--;//}//修改1：int end = _size;while (end >= (int)pos){_str[end + 1] = _str[end];end--;}//修改2：/*int end = _size + 1;while (end > pos){_str[end] = _str[end - 1];end--;}*/_str[pos] = ch;_size++;return *this;
}

这里有一些“大坑”哈，所以我这里来强调一下：
坑1：size_t end,这种写法，如果pos == 0，这种情况下end需要是-1才会停止循环，但是end是无符号数字
坑2：有人说我把end类型改成int就好了，但其实还不行，因为end与pos在if中进行比较的，这里会发生隐式类型转换，所以实际上还是size_t，只不过生成了一个临时对象与其进行比较而已

这个地方怎么修改呢？
第一种就是我没有注释掉的这种写法，强制类型转换
第二种就是改变while结束循环的条件即可。

5.5任意位置插入字符串

string& insert(size_t pos, const char* str)
{assert(pos <= _size);size_t len = strlen(str);if (len + _size > _capacity){//扩容reserve(_size + len);}//挪动数据int end = _size;while (end >= (int)pos){_str[end + len] = _str[end];end--;}//插入数据int start = 0;while (len--){_str[pos] = str[start];pos++;start++;}//返回return *this;
}

说白了这个地方基本是一样的，能独立实现后两个我觉得问题基本不大。

6.erase函数

这个函数是“清理”的意思，第一个pos是从哪开始清理，len是清理删除字符的长度。

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

注：pos + len >=len 在极端情况下可能会有溢出问题，这个时候可以用 pos >= _size - len；

7.resize函数接口

这个函数是干啥的呢？重新设置_size大小的。
resize:LINK

void resize(size_t n,char c = '\0')
{if (n < _size){_str[n] = '\0';}else{reserve(n);for (size_t i = _size; i < n; i++){_str[i] = c;}_str[n] = '\0';}_size = n;
}

注：参数char c 给缺省值主要是因为库中规定原size不够时候默认用\0进行填充。

8.swap交换

这个地方有两个swap交换的，第一个就是默认的C++算法库有一个swap模板，第二个是string里也实现了一个swap交换。

对于算法库中的swap，是一个模板哈。全能，但是消耗比较大；对于string中的swap，只能满足string之间的交换，但是效率高。

下面是模拟实现的string中swap函数(下面两个本质是同一个函数，区别在于一个是全局的，另一个是在类内的而已)：

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

//全局函数
void swap(string& s1, string& s2)
{s1.swap(s2);
}

9.取子串函数接口substr

在这里这个函数模拟实现会用到c_str()这个接口，所以先模拟实现一个c_str()函数，如下：

char* c_str() const
{return _str;
}

下面是substr函数的模拟实现：

string substr(size_t pos, size_t len = npos)
{assert(pos < _size);string s;if (len == npos || pos + len >= _size){s += _str + pos;}else{for (size_t i = 0; i < len; i++){s.insert(i, _str[i + pos]);}}return s;
}

注意：npos是不可修改静态全局变量，其值为-1，其声明包含于类内，在类外进行定义。
其声明如下：

	static const int npos;

具体定义如下：

//类内静态成员变量必须要指明类域
const int string::npos = -1;

10.operator==赋值重载及其它判断符重载

这个很简单，如下：

bool operator==(const string& s1, const string& s2)
{int cmp = strcmp(s1.c_str() , s2.c_str());return cmp == 0;
}

思考：为什么s1和s2在前面加上const？
缩小权限，满足非const string和const string的调用

思考：这个判断函数重载可以实现为类内函数吗？
答：可以，但是这个地方存在一个问题，如果一个非const，和另外一个const string进行比较可以进行比较吗？不是全部可以的。原因看下面代码：

string s1("hello world");
string s2("hello world");//但是这种实现方式有缺陷：
cout << (s1 == s2) << endl;cout << (s1 == "hello world") << endl;//right,隐式类型转换cout << ("hello world" == s2) << endl;// == error,because it is not string//"hello world" == s2 ,即是hello world.operator==(s2);//为了弥补这个缺陷，c++将其实现成了全局函数
//实现为全局函数主要是为了支持char*的隐式类型转换

实现两个，剩下的复用就行了。

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

11.流插入和流提取接口

11.1流插入接口

//流插入重载
ostream& operator<<(ostream& out, const string& str)
{for (auto ch : str){out << ch << " ";}cout << endl;return out;
}

这个地方为什么要实现为全局函数啊？
答：如果实现为类内函数，那么this指针是固定第一个的，那么调用的时候不得不写成 s << cout 这样调用有点怪怪的。

11.2流提取接口

下面这个函数模拟，在解决流提取时候一次开几个空间问题是一个比较好的思路，注意借鉴一下。

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

12.getline接口

这个接口与流插入的思路是一样的，结束条件无非改成了\n而已。

istream& getline(istream& in, string& str)
{str.clear();char ch;ch = in.get();while (ch != '\n'){str += ch;ch = in.get();}return in;
}

13.find接口

13.1在一个字符串中找一个字符

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

13.2在一个字符串中找一个子串

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

这个地方用到了指针- 指针的操作可以注意一下。

14.所有代码一览

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<assert.h>
#include<iostream>using std::cout;
using std::endl;
using std::ostream;
using std::istream;
using std::cin;class string
{
private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;static const int npos;public://分开写的情况下：//无参构造器/*string():_str(new char)//这里写nullptr可以吗？不可以，因为这样用于结合c_str的接口特性。, _size(0), _capacity(0){_str[0] = '\0';}//有参构造器string(const char* str):_size(strlen(str)){_capacity = _size;//capacity和size计算给值_str = new char[_size + 1];//给空间strcpy(_str, str);//拷贝过去，这里自带\0不用担心}*/string(const char* str = "")//这个地方的缺省参数用什么？:_size(strlen(str))//看一下有一个字符{_capacity = _size;//标识该字符的长度，空间大小，标识情况下并不包含capacity的大小_str = new char[_capacity + 1];//开空间strcpy(_str, str);//把临时变量的值拷贝过去}//传统写法/*string(string& s){_capacity = s._capacity;_size = s._size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, s._str);}*///现代写法string(string& s){string temp(s._str);//这个地方会去调用构造函数，构造出一个新的堆过来。swap(temp);}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_capacity = _size = 0;}char* c_str() const{return _str;}size_t size()const{return _size;}size_t capacity()const{return _capacity;}char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);//越界检查,传统的C语言数组检查是一种抽查return _str[pos];}const char& operator[](size_t pos)const{return _str[pos];}typedef char* iterator;//必须要统一名称 + 类域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;}void reserve(size_t n){if (n > _capacity){char* temp = new char[n + 1];strcpy(temp, _str);delete[] _str;//这个地方需要销毁_str的，因为temp是临时变量，不需要销毁_str = temp;_capacity = n;//预留\0的位置}}void push_back(char ch){//扩容，扩大2倍if (_capacity == _size){reserve(_capacity == 0 ? 4 :2*_capacity);}_str[_size++] = ch;_str[_size] = '\0';}string& append(const char* str){size_t len = strlen(str);//扩大s的长度倍数if (len + _size > _capacity){reserve(_capacity + len);}//拷贝数据strcpy(_str + _size, str);//更新_size_size += len;return *this;}string& operator+=(const char* s){this->append(s);return *this;}string& insert(size_t pos,char ch){assert(pos <= _size);if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);}//size_t end = _size;//while (end >= pos)//{//	_str[end + 1] = _str[end];//	end--;//}//int end = _size;//while (end >= pos)//{//	_str[end + 1] = _str[end];//	end--;//}int end = _size;while (end >= (int)pos){_str[end + 1] = _str[end];end--;}/*int 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 (len + _size > _capacity){//扩容reserve(_size + len);}//挪动数据int end = _size;while (end >= (int)pos){_str[end + len] = _str[end];end--;}//插入数据int start = 0;while (len--){_str[pos] = str[start];pos++;start++;}//返回return *this;}void erase(size_t pos, size_t len = npos){assert(pos <= _size);if (len == npos || pos + len >= _size){_str[pos] = '\0';}else{strcpy(_str + pos, _str + pos + len);}}void resize(size_t n,char c = '\0'){if (n < _size){_str[n] = '\0';}else{reserve(n);for (size_t i = _size; i < n; i++){_str[i] = c;}_str[n] = '\0';}_size = n;}string& operator=(const string& s){_capacity = s._capacity;_size = s._size;delete[] _str;char* temp = new char[_capacity + 1];_str = temp;strcpy(_str, s._str);return *this;}void swap(string& s){std::swap(_str, s._str);std::swap(_capacity, s._capacity);std::swap(_size, s._size);}size_t find(const char ch, size_t pos = 0) const{assert(pos < _size);for (size_t i = 0; i < _size; i++){if (_str[i] == ch){return i;}}return npos;}size_t find(const char* str, size_t pos = 0) const{assert(pos < _size);char* temp = strstr(_str, str);if (temp){return temp - _str;}else{return npos;}}string substr(size_t pos, size_t len = npos){assert(pos < _size);string s;if (len == npos || pos + len >= _size){s += _str + pos;}else{for (size_t i = 0; i < len; i++){s.insert(i, _str[i + pos]);}}return s;}string& operator+=(const char ch){push_back(ch);return *this;}void clear(){_size = 0;_str[0] = '\0';}
};bool operator==(const string& s1, const string& s2)
{int cmp = strcmp(s1.c_str() , s2.c_str());return cmp == 0;
}bool operator<(const string& s1, const string& s2)
{int cmp = strcmp(s1.c_str(), s2.c_str());return cmp < 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 !(s1 == s2);
}//全局函数
void swap(string& s1, string& s2)
{s1.swap(s2);
}//流插入重载
ostream& operator<<(ostream& out, const string& str)
{for (auto ch : str){out << ch << " ";}cout << endl;return out;
}//流提取重载
istream& operator>>(istream& in, string& str)
{str.clear();char ch;char buff[128];ch = in.get();size_t i = 0;while (ch != ' ' && ch != '\n'){buff[i++] = ch;if (i == 127){str[127] = '\0';str += buff;i = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){str[i] = '\0';str += buff;}return in;
}istream& getline(istream& in, string& str)
{str.clear();char ch;ch = in.get();while (ch != '\n'){str += ch;ch = in.get();}return in;
}//类内静态成员变量必须要指明类域
const int string::npos = -1;//string构造函数的编写
void test1()
{string s1;string s2("123456");s1.c_str();s2.c_str();cout << s1.c_str() << endl;cout << s2.c_str() << endl;
}//遍历
void test2()
{//重载[]遍历//string s("1234564");/*//可读for (int i = 0; i < s.size(); i++){cout << s[i] << " ";}cout << endl;//可写for (int i = 0; i < s.size(); i++){++s[i];cout << s[i] << " ";}cout << endl;const string s3("4399");//仅可读for (int i = 0; i < s3.size(); i++){cout << s3[i] << " ";//s3[i]++;//不可写}*///string s3("hello world");//for (int i = 0; i < s3.size(); i++)//{//	++s3[i];//不可写//	cout << s3[i] << " ";//}//迭代器遍历/*string::iterator it = s.begin();while (it != s.end()){cout << *it << " ";it++;}cout << endl;*///范围for遍历，范围for是一种替换机制，C++底层是把范围for替换为迭代器/*for (auto ch : s){cout << ch << " ";}cout << endl;const string s6("123456");for (auto ch : s6){cout << ++ch << " ";}*/}void test3()
{string s("hello world");//1.push_back/*s.push_back('6');s.push_back('6');s.push_back('6');s.append("zzg");cout << s.c_str() << endl;*///2.+=重载/*s += "you to be";cout << s.c_str() << endl;*///3.inserts.insert(1, 'x');s.insert(0, 'x');cout << s.c_str() << endl;
}//erase测试
void test4()
{string s("hello the world");s.erase(1,3);cout << s.c_str() << endl;
}void test5()
{/*string s("123456789");s.resize(5);cout << s.c_str() << endl;s += "6789";s.resize(12,'x');cout << s.c_str() << endl;cout << s.size() << endl;*/string s("hello world");s.insert(6,"xxx");cout << s.c_str() << endl;
}void test6()
{string s("123456");string copys(s);cout << copys.c_str() << endl;
}void test7()
{string s("4399");string s2("888");s2 = s;cout << s2.c_str() << endl;
}void test8()
{string s1("123456");string s2("987654");s1.swap(s2);cout << s1.c_str() << endl;cout << s2.c_str() << endl;swap(s1, s2);cout << s1.c_str() << endl;cout << s2.c_str() << endl;
}void test9()
{string s("21312313");cout << s.substr(6).c_str() << endl;
}void test10()
{string s1("hello world");string s2("hello world");//但是这种实现方式有缺陷：cout << (s1 == s2) << endl;cout << (s1 == "hello world") << endl;//right,隐式类型转换cout << ("hello world" == s2) << endl;// == error,because it is not string//"hello world" == s2 ,即是hello world.operator==(s2);//为了弥补这个缺陷，c++将其实现成了全局函数//实现为全局函数主要是为了支持char*的隐式类型转换const string d1("12344151");const string d2("12344151");cout << (d1 == d2) << endl;
}void test11()
{string s("hello world");cout << s << endl;cin >> s;cout << s << endl;
}void test12()
{string s("123456");string copy(s);
}int main()	
{//test1();//string构造函数的编写//test2();//遍历//test3();//字符串的追加//test4();//erase测试//test5();//resize测试//test6();//拷贝构造函数//test7();//赋值运算符重载//test8();//swap交换//test9();//取子串//test10();//==运算符重载//test11();//流插入，流提取重载,getline实现//test12();//现代写法拷贝构造函数return 0;
}

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EOF