【C++初阶】探索STL之——String类的模拟实现

【C++初阶】String类的模拟实现

  • 1.string类
  • 2.string类的构造和赋值实现
  • 3.类的析构实现
  • 4.类的iterator
  • 5.类的修改（Modify）实现
  • 6.类的capacity实现
  • 7.类access的实现
  • 8.类relational operators的实现
  • 9.类find、insert、erase的实现
  • 10.operator>>和operator <<的实现
  • 11.string类的模拟实现全部代码

1.string类

string说白了就是用来储存字符串的，所以它的底层结构也不是很复杂，只是为了使用起来方便，就对他进行了简单的封装。

private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;

这里定义了一个字符串指针来储存字符串，_size用来记录字符串的长度，_capacity用来记录字符串的容量

2.string类的构造和赋值实现

//默认构造
string ()；//带参构造
string(const char*str="")；//拷贝构造
string(const string&s)；//赋值
string& operator =(const string& s)；

代码实现：

//默认构造
string():_str(new char[1]{'\0'}),_size(0),_capacity(0)
{}//带参构造
string(const char* str ="")
{int len = strlen(str);_str = new char[len + 1];strcpy(_str, str);_size = len;_capacity = len + 1;
}//拷贝构造
//深拷贝
string(const string& s)
{_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;
}//赋值
string& operator =(const string& s)
{delete[]_str;//释放旧空间_str = new char[s._capacity+1];strcpy(_str,s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;return *this;
}

这里要注意的是，默认构造函数那里要给 _str 开一个空间储存 ‘\0’ ，还有带参构造那儿给了一个空字符，目的是了确保对象始终处于有效的状态，避免引发其他的问题。

3.类的析构实现

~string()
{}

代码实现：

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

4.类的iterator

 // iteratoriterator begin()；iterator end()；

代码实现：

//iterator
iterator begin()
{return _str;
}iterator end()
{return _str + _size;
}

这里都是返回该位置的迭代器

5.类的修改（Modify）实现

  // modifyvoid push_back(char c);string& operator+=(char c);void append(const char* str);string& operator+=(const char* str);void clear();void swap(string& s);const char* c_str()const;

代码实现：

// modifyvoid push_back(char c)
{//判断是否需要扩容if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);}_str[_size] = c;_size++;//这个地方特别容易忘记_str[_size] = '\0';
}string& operator+=(char c)
{push_back(c);return *this;
}void append(const char* str)
{//判断是否需要扩容size_t len = _size + strlen(str);if (len > _capacity){reserve(len < 2 * _capacity ? 2 * _capacity : len);}for (int i = 0; i < strlen(str); i++){_str[_size] = str[i];_size++;}//一定要注意_str[_size] = '\0';
}string& operator+=(const char* str)
{append(str);return *this;
}void clear()
{_str[0] = '\0';_size = 0;
}void swap(string& s)
{std::swap(_str,s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);
}const char* c_str()const
{return _str;
}

这个部分代码的实现特别需要注意的是 ‘\0’ 的处理，如果没有注意后续会出现很多问题

6.类的capacity实现

// capacitysize_t size()constsize_t capacity()constbool empty()constvoid resize(size_t n, char c = '\0');void reserve(size_t n);

代码实现：

// capacitysize_t size()const
{return _size;
}size_t capacity()const
{return _capacity;
}bool empty()const
{return _size == 0;
}void resize(size_t n, char c = '\0')
{if (n < _size)//n<_size时{_size = n;_str[n] = '\0';}else if (n > _size)//n>_size时{//判断是否需要扩容if (n > _capacity){reserve(n);}for (int i = _size; i < n; i++){_str[i] = c;}_size = n;_str[_size] = '\0';}}void reserve(size_t n)
{char* tmp = new char[n + 1];//创建新空间strcpy(tmp, _str);//拷贝旧空间delete[]_str;//释放旧空间_str = tmp;//指向新空间_capacity = n;
}

这部分的代码就resize可能实现起来有点麻烦，在我看来只要你对resize这个函数的作用理解清楚了，实现起来还是挺容易的，按着各种情况写就行了。

7.类access的实现

  // accesschar& operator[](size_t index);const char& operator[](size_t index)const;

代码实现：

// accesschar& operator[](size_t index)
{assert(index < _size);//如果index>_size就会弹出警告return _str[index];
}const char& operator[](size_t index)const
{assert(index < _size);//如果index>_size就会弹出警告return _str[index];
}

8.类relational operators的实现

 //relational operatorsbool operator<(const string& s);bool operator<=(const string& s);bool operator>(const string& s);bool operator>=(const string& s);bool operator==(const string& s);bool operator!=(const string& s);

代码实现：

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

这里我们巧妙的运用了strcmp函数，我们只需要知道strcmp返回值对应的结果就行了，这里是strcmp返回值的说明。

在这里插入图片描述

9.类find、insert、erase的实现

// 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);

代码实现：

// 返回c在string中第一次出现的位置size_t find(char c, size_t pos = 0) const
{assert(pos <= _size);for (int i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == c){return i;}}//没找到return npos;
}// 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
{assert(pos < _size);char* ptr = strstr(_str+pos, s);if (ptr == nullptr){return npos;}else{return ptr - _str;}}// 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)
{assert(pos<=_size);//判断是否需要扩容if (_size == _capacity){reserve(_capacity==0?4:2*_capacity);}//进行移位置size_t tmp = _size;while (tmp > pos){_str[tmp] = _str[tmp - 1];tmp--;}//插入数据_str[pos] = c;//更新_size_size++;_str[_size] = '\0';return *this;
}string& insert(size_t pos, const char* str)
{assert(pos<=_size);if (str == nullptr){return *this;}//判断是否需要扩容if (_size + strlen(str) > _capacity){if((_size+strlen(str)<2*_capacity?_size+strlen(str):2*_capacity));}size_t len = strlen(str);size_t tmp = _size + len;while ((tmp - len) >= pos){_str[tmp] = _str[tmp - len];tmp--;}for (int i = 0; i < len; i++){_str[pos] = str[i];pos++;}_size += len;_str[_size] = '\0';return *this;}// 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)
{assert(pos < _size);if (len > _size - pos){_str[pos] = '\0';_size = pos;}size_t tmp = pos;while (tmp != _size){_str[tmp] = _str[tmp + 1];tmp++;}_size -= len;;_str[_size] = '\0';return *this;
}

这部分代码需要注意的地方很多，所以可以在写之前画画图，借助图像的理解实现起来就不会感到困难了。

10.operator>>和operator <<的实现

ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)istream& operator>>(istream& in, string& s)

代码实现：

    ostream& operator<<(ostream& out, const string& s){for (auto ch : s){out << ch;}return out;}istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();const int N = 256;char buff[N];int i = 0;char ch;ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\n'){buff[i++] = ch;if (i == N-1){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}//in >> ch;ch = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}

11.string类的模拟实现全部代码

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;namespace sanmu
{class string{typedef char* iterator;public://默认构造string() :_str(new char[1] {'\0'}), _size(0), _capacity(0){}//带参构造string(const char* str = " "){int len = strlen(str);_str = new char[len + 1];strcpy(_str, str);_size = len;_capacity = len + 1;}//拷贝构造（深拷贝）string(const string& s){_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;}string& operator=(const string& s){delete[]_str;_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;return *this;}//iteratoriterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}// modifyvoid push_back(char c){//判断是否需要扩容if (_size == _capacity){reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);}_str[_size] = c;_size++;//这个地方特别容易忘记_str[_size] = '\0';}string& operator+=(char c){push_back(c);return *this;}void append(const char* str){//判断是否需要扩容size_t len = _size + strlen(str);if (len > _capacity){reserve(len < 2 * _capacity ? 2 * _capacity : len);}for (int i = 0; i < strlen(str); i++){_str[_size] = str[i];_size++;}//一定要注意_str[_size] = '\0';}string& operator+=(const char* str){append(str);return *this;}void clear(){_str[0] = '\0';_size = 0;}void swap(string& s){std::swap(_str,s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}const char* c_str()const{return _str;}// capacitysize_t size()const{return _size;}size_t capacity()const{return _capacity;}bool empty()const{return _size == 0;}void resize(size_t n, char c = '\0'){if (n < _size){_size = n;_str[n] = '\0';}else if (n > _size){if (n > _capacity){reserve(n);}for (int i = _size; i < n; i++){_str[i] = c;}_size = n;_str[_size] = '\0';}}void reserve(size_t n){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[]_str;_str = tmp;_capacity = n;}// accesschar& operator[](size_t index){assert(index < _size);return _str[index];}const char& operator[](size_t index)const{assert(index < _size);return _str[index];}//relational operatorsbool operator<(const string& s){return strcmp(_str, s._str) < 0;}bool operator<=(const string& s){return strcmp(_str, s._str) < 0 || strcmp(_str, s._str)==0;}bool operator>(const string& s){return strcmp(_str, s._str) > 0;}bool operator>=(const string& s){return strcmp(_str, s._str) > 0 || strcmp(_str, s._str)==0;}bool operator==(const string& s){return strcmp(_str, s._str) == 0;}bool operator!=(const string& s){return strcmp(_str, s._str)!=0;}// 返回c在string中第一次出现的位置size_t find(char c, size_t pos = 0) const{assert(pos <= _size);for (int i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == c){return i;}}//没找到return npos;}// 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{assert(pos < _size);char* ptr = strstr(_str+pos, s);if (ptr == nullptr){return npos;}else{return ptr - _str;}}// 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){assert(pos<=_size);if (_size == _capacity){reserve(_capacity==0?4:2*_capacity);}size_t tmp = _size;while (tmp > pos){_str[tmp] = _str[tmp - 1];tmp--;}_str[pos] = c;_size++;_str[_size] = '\0';return *this;}string& insert(size_t pos, const char* str){assert(pos<=_size);if (str == nullptr){return *this;}if (_size + strlen(str) > _capacity){if((_size+strlen(str)<2*_capacity?_size+strlen(str):2*_capacity));}size_t len = strlen(str);size_t tmp = _size + len;while ((tmp - len) >= pos){_str[tmp] = _str[tmp - len];tmp--;}for (int i = 0; i < len; i++){_str[pos] = str[i];pos++;}_size += len;_str[_size] = '\0';return *this;}// 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){assert(pos < _size);if (len > _size - pos){_str[pos] = '\0';_size = pos;}size_t tmp = pos;while (tmp != _size){_str[tmp] = _str[tmp + 1];tmp++;}_size -= len;;_str[_size] = '\0';return *this;}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;static size_t npos;};
}

制作不易，还请三连！感谢大佬们的观看！！！

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