string的模拟

  > 作者简介:დ旧言~,目前大二,现在学习Java,c,c++,Python等
> 座右铭:松树千年终是朽,槿花一日自为荣。

> 目标:能手撕模拟string类

> 毒鸡汤:时间并不可真的帮我们去解决哪些问题,它只不过是会把原来怎么也想不通的问题,变得不再重要了。

> 望小伙伴们点赞收藏✨加关注哟 

前言

        前面我们已经了解string类,知道string下面的相关接口,Member functions(成员函数),Iterators(迭代器),Capacity(容量),Element access(元素访问),Modifiers(修改器),String operations (字符串操作)。今天咱就手搓一个string类,也是对string类加深印象,大家准备好了没,拿起小本本记好笔记。

string的模拟_第1张图片

 ⭐主体

咱还像链表一样建三个文件,具体如下:

string的模拟_第2张图片

⭐模拟实现

咱把重要的接口实现,具体参考c++官网:string - C++ Reference

也可以参考博主写的String类:CSDN

string.h头文件

在这个文件里,咱就简单的包含一下头文件....

内容如下:

  • 包含头文件
  • 命名空间:公有的函数   私有的成员变量   友元函数

咱看图解:

string的模拟_第3张图片

代码实现:

#include
#include

using namespace std;

namespace lyk
{
	class string
	{
	public:
		typedef char* iterator;
		typedef const char* const_iterator;

		//迭代器

		//返回开始位置
		iterator begin()
		{
			return _str;
		}
		
		//返回最后位置
		iterator end()
		{
			return _str + _size;
		}

		//返回开始位置(深拷贝)
		const_iterator begin() const
		{
			return _str;
		}

		//返回最后位置(深拷贝)
		const_iterator end() const
		{
			return _str + _size;
		}

		//c_str返回值
		const char* c_str() const
		{
			return _str;
		}

		//返回元素个数
		size_t size() const
		{
			return _size;
		}

		//构造函数
		string(const char* str = "");
		//构造函数(初始化 == 轮子)
		string(const string& s);
		
		//析构函数,释放空间
		~string();
		
		//赋值运算重载
		string& operator=(string s);
		const char& operator[](size_t pos) const;
		char& operator[](size_t pos);

		//扩容
		void reserve(size_t n);
		
		//push_back插入操作(在末尾假如字符)
		void push_back(char ch);

		//append插入操作
		void append(const char* str);
		
		//赋值运算重载
		string& operator+=(char ch);//赋值运算重载加入字符
		string& operator+=(const char* str);//赋值运算重载加入字符串

		//insert插入操作
		void insert(size_t pos, char ch); //(插入在pos位置-- > 字符)
		void insert(size_t pos, const char* str);//(插入在pos位置-->字符串)

		//erase删除操作
		void erase(size_t pos, size_t len = npos);
		
		//实现拷贝函数
		void swap(string& s);

		//find查找
		size_t find(char ch, size_t pos = 0);//查找一个字符
		size_t find(const char* str, size_t pos = 0);//查找字符串
		
		//返回string字符串的一个任意子串
		string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos);
		
		//删除
		void clear();

	private:
		//容量
		size_t _capacity = 0;
		//元素个数
		size_t _size = 0;
		//定义字符指针
		char* _str = nullptr;

		//
		const static size_t npos = -1;
	};

	//输出流
	istream& operator>>(istream& in, string& s);
	ostream& operator<<(ostream& out, const string& s);
}

这里的函数我不想详细讲解,等到后面会详细介绍,咱不急,摁住大家躁动的心。

string.cpp源文件

        这里会和Test.cpp文件结合起来讲解,不能上来就咔咔咔写代码,写一个函数,测试一个函数,这样调试起来也比较轻松。可别忘记包含一下头文件  #include"string.h"。咱们也是在命名空间里面写哦。

构造函数

在构造函数中无非就是初始化列表和析构函数,简单来讲是实现初始化和释放内存。

构造函数:

  • 一个采用strcpy初始化
  • 另一个采用swap初始化(swap后面会实现)

析构函数:

这个就比较简单,字符指针置空,其它变量赋为0

代码实现:

namespace lyk
{
	//构造函数(初始化 == 轮子)
	string::string(const char* str)
	{
		//元素个数
		_size = strlen(str);
		//容量
		_capacity = _size;
		//new一个容量
		_str = new char[_capacity + 1];
		//拷贝
		strcpy(_str, str);
	}

	//构造函数(初始化 == 轮子)
	string::string(const string& s)
	{
		//定义一个string类
		string tmp(s._str);
		//拷贝
		swap(tmp);
	}

	//析构函数,释放空间
	string::~string()
	{
		//置空
		delete[] _str;
		_str = nullptr;
		_size = 0;
		_capacity = 0;
	}
}

拷贝构造

这里捏在构造函数有个代码,这里拿出来深度讲解。

这里我们上个代码

int main()
{
	string s1;
	string s2("hello world");

	string s3(s2);

	return 0;
}

        当我们使用默认拷贝构造函数来实例化对象时,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。这里只有浅拷贝,我们需要一个深度拷贝的拷贝构造。

就有了下面代码:

	//构造函数(初始化 == 轮子)
	string::string(const char* str)
	{
		//元素个数
		_size = strlen(str);
		//容量
		_capacity = _size;
		//new一个容量
		_str = new char[_capacity + 1];
		//拷贝
		strcpy(_str, str);
	}

operator=

        不知道大家还记得这个函数不,swap(),这个接口可以实现深度拷贝,而这个函数在后面我们会手搓出来,大家先用着。

string的模拟_第4张图片

代码实现:

	string& string::operator=(string s)
	{
		swap(s);

		return *this;
	}

注意:

返回的是*this(就是自己创建的string类)

operator[]

这个接口咱们有两种,分别实现不同调用的情况。

  1. 实现只可以读不可以写的接口,这里就要加const修饰。
  2. 实现一个可读可写的接口,就不需要const修饰咯
	const char& string::operator[](size_t pos) const
	{
		assert(pos <= _size);

		return _str[pos];
	}


	char& string::operator[](size_t pos)
	{
		assert(pos <= _size);

		return _str[pos];
	}

这里需要明白,什么是可读,什么是可写

  • 可读:可读写遍历字符串,
  • 可写:可以在控制台上输入字符

迭代器

这里就放在string.h中,调用的时候就用起来比较方便。

public:
		typedef char* iterator;
		typedef const char* const_iterator;

		//迭代器

		//返回开始位置
		iterator begin()
		{
			return _str;
		}
		
		//返回最后位置
		iterator end()
		{
			return _str + _size;
		}

		//返回开始位置(深拷贝)
		const_iterator begin() const
		{
			return _str;
		}

		//返回最后位置(深拷贝)
		const_iterator end() const
		{
			return _str + _size;
		}

		//c_str返回值
		const char* c_str() const
		{
			return _str;
		}

		//返回元素个数
		size_t size() const
		{
			return _size;
		}

具体使用如下:

void func(const string& s)
{
	//string::const_reverse_iterator it = s.rbegin();
	auto it = s.rbegin();
	while (it != s.rend())
	{
		// *it = 'x';

		cout << *it << " ";
		++it;
	}
	cout << endl;
	//auto it = s.crbegin();
	//while (it != s.crend())
	//{
	//	// *it = 'x';

	//	cout << *it << " ";
	//	++it;
	//}
	//cout << endl;
}

int main()
{
	string s1("hello world");
	// 遍历
	// 1、下标+[]
	// 2、迭代器
	// 3、范围for

	string::reverse_iterator it1 = s1.rbegin();
	while (it1 != s1.rend())
	{
		//*it1 = 'x';

		cout << *it1 << " ";
		++it1;
	}
	cout << endl;

	func(s1);

	return 0;
}

运行结果:

string的模拟_第5张图片

赋值运算重载

这里也实现两节接口

插入字符:

	//赋值运算重载加入字符
	string& string::operator+=(char ch)
	{
		push_back(ch);

		return *this;
	}

这里使用了push_back函数,这个函数大家不陌生吧,尾插作用。(后面会实现这个函数,咱先用着)

 插入字符串:

	//赋值运算重载加入字符串
	string& string::operator+=(const char* str)
	{
		append(str);

		return *this;
	}

这里使用了append函数,这个函数大家不陌生吧,它可以插入字符串,可以插入另一个string对象,而且可以指定n个字符插入,非常多样化。(后面会实现这个函数,咱先用着)

string类的扩容

既然是扩容的话肯定不能再在原来的字符串上扩容,因此需要开辟一个新的字符串,再把原来的字符串释放内存,在把现在开辟的空间拷贝到原来的字符串中去,再把capacity赋值。

resize其实也是扩容函数,但resize改变的是size的值,当size的值增大时自动触发string的扩容机制从而也增大了capacity的值

resize在增带size值的时候还会对没有字符的位置初始化,如果没有指定初始化内容就默认初始化为’\0’,而reserve不会进行初始化。

所以咱这里就实现一个函数,因为都基本上一样的。

	//扩容
	void string::reserve(size_t n)
	{

		if (n > _capacity)
		{
			//开辟string类
			char* tmp = new char[n + 1];
			strcpy(tmp, _str);
			//释放原来空间
			delete[] _str;
			//拷贝
			_str = tmp;
			_capacity = n;
		}
	}

string类的尾插

尾插嘛,push_back函数和append函数都可以尾插,这里两个函数就一起讲解了。

push_back只能插入一个字符:

	//push_back插入操作(在末尾假如字符)
	void string::push_back(char ch)
	{
		//如果空间不足
		if (_size == _capacity)
		{
			size_t newCapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
			reserve(newCapacity);
		}

		//加入字符
		_str[_size] = ch;
		_size++;
		//末尾需要'\0'
		_str[_size] = '\0';
	}

append可以插入字符也可以插入字符串:

	//append插入操作
	void string::append(const char* str)
	{
		//计算原来的字符串的长度
		size_t len = strlen(str);
		
		//判断是否需要扩容
		if (_size + len > _capacity)
		{
			reserve(_size + len);
		}

		//拷贝
		strcpy(_str + _size, str);
		//加上插入的字符串长度
		_size += len;
	}

上栗子:

int main()
{
	string s1("hello");
	s1.push_back(' ');
	s1.append("world");
	cout << s1 << endl;

	string s2 = "xxxx";
	const string& s3 = "xxxx";

	s2.append(++s1.begin(), --s1.end());
	cout << s2 << endl;

	s1 += '!';
	s1 += "xxxxx";
	s1 += s2;
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}

运行结果:

string的模拟_第6张图片

string类的insert

这里实现两个接口

一个插入字符:

	//insert插入操作(插入在pos位置-->字符)
	void string::insert(size_t pos, char ch)
	{
		//断言
		assert(pos <= _size);

		//判断是否需要扩容
		if (_size == _capacity)
		{
			size_t newCapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
			reserve(newCapacity);
		}

		//向后面覆盖
		size_t end = _size + 1;
		while (end > pos)
		{
			_str[end] = _str[end - 1];
			--end;
		}

		//插入
		_str[pos] = ch;
		_size++;
	}

一个插入字符串:

	//insert插入操作(插入在pos位置-->字符串)
	void string::insert(size_t pos, const char* str)
	{
		//断言
		assert(pos <= _size);
		//计算插入的字符串的大小
		size_t len = strlen(str);
		//判断是否需要扩容
		if (_size + len > _capacity)
		{
			reserve(_size + len);
		}

		//向后覆盖
		int end = _size;
		while (end >= (int)pos)
		{
			_str[end + len] = _str[end];
			--end;
		}
		//拷贝
		strncpy(_str + pos, str, len);
		_size += len;
	}

string类的erase

删除操作

	//erase删除操作
	void string::erase(size_t pos, size_t len)
	{

		assert(pos < _size);

		if (len == npos || pos + len >= _size)
		{
			_str[pos] = '\0';
			_size = pos;
		}
		else
		{
			strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
			_size -= len;
		}
	}

insert和erase的栗子:

int main()
{
	//string s1("hello world");
	//s1.insert(5, "xxxx");
	//cout << s1 << endl;

	s1.insert(0, 1, 'x');
	//s1.insert(s1.begin(), 'y');
	//cout << s1 << endl;

	string s1("hello world");
	s1.insert(5, "xxxx");
	cout << s1 << endl;

	s1.insert(0, 1, 'x');
	s1.insert(s1.begin(), 'y');
	cout << s1 << endl;

	s1.erase(5, 4);
	cout << s1 << endl;

	s1.erase(5);
	cout << s1 << endl;

	return 0;
}

运行结果:

string的模拟_第7张图片

string类的swap

交换函数:

string的模拟_第8张图片

	//实现拷贝函数
	void string::swap(string& s)
	{

		std::swap(_str, s._str);
		std::swap(_size, s._size);
		std::swap(_capacity, s._capacity);
	}

string类的find

查找函数,这里有两个接口

一个查找字符:

	//find查找(查找一个字符)
	size_t string::find(char ch, size_t pos)
	{
		//遍历一遍字符串就行
		for (size_t i = pos; i < _size; i++)
		{
			if (_str[i] == ch)
			{
				return i;
			}
		}

		//当找不到就返回-1
		return npos;
	}

一个查找字符串:

	//find查找(查找字符串)
	size_t string::find(const char* str, size_t pos)
	{
		// 返回一个指向str1中第一个出现的str2的指针,
		// 如果str2不是str1的一部分,则返回一个空指针。
		const char* ptr = strstr(_str + pos, str);
		if (ptr == nullptr)
		{
			return npos;
		}
		else
		{
			return ptr - _str;
		}
	}

咱们举个栗子了解swap和find:

int main()
{
	string s1("hello  world hello");
	cout << s1 << endl;

	// 所有的空格替换为20%
	size_t pos = s1.find(' ', 0);
	while (pos != string::npos)
	{
		s1.replace(pos, 1, "20%");
		// 效率很低,能不用就不要用了

		pos = s1.find(' ', pos + 3);
	}
	cout << s1 << endl;

	string s2("hello  world hello");
	cout << s2 << endl;
	string s3;
	for (auto ch : s2)
	{
		if (ch == ' ')
		{
			s3 += "20%";
		}
		else
		{
			s3 += ch;
		}
	}
	cout << s3 << endl;
	s2.swap(s3);
	cout << s2 << endl;

	return 0;
}

运行结果:

string的模拟_第9张图片

 string类的substr

返回string字符串的一个任意子串

	//返回string字符串的一个任意子串
	string string::substr(size_t pos, size_t len)
	{
		//断言
		assert(pos < _size);
		
		//
		size_t end = pos + len;
		if (len == npos || pos + len >= _size)
		{
			end = _size;
		}

		string str;
		str.reserve(end - pos);
		for (size_t i = pos; i < end; i++)
		{
			str += _str[i];
		}

		return str;
	}

咱举个栗子叭:

int main()
{
	string s1("Test.cpp");
	string s2("Test.tar.zip");

	size_t pos1 = s1.rfind('.');
	if (pos1 != string::npos)
	{
		//string suff = s1.substr(pos1, s1.size() - pos1);
		string suff = s1.substr(pos1);
		cout << suff << endl;
	}

	size_t pos2 = s2.rfind('.');
	if (pos2 != string::npos)
	{
		string suff = s2.substr(pos2);
		cout << suff << endl;
	}

	string str("https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/substr/");
	string sub1, sub2, sub3;
	pos1 = str.find(':');
	sub1 = str.substr(0, pos1 - 0);
	cout << sub1 << endl;

	pos2 = str.find('/', pos1+3);
	sub2 = str.substr(pos1 + 3, pos2 - (pos1 + 3));
	cout << sub2 << endl;

	sub3 = str.substr(pos2 + 1);
	cout << sub3 << endl;

	return 0;
}

运行结果:

string的模拟_第10张图片

string类的clear

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

string类的流

这里需要讲解两种流

输入流:

	//输入流
	istream& operator>>(istream& in, string& s)
	{
		//删除
		s.clear();
		char buff[128];
		char ch = in.get();
		int i = 0;
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			buff[i++] = ch;
			if (i == 127)
			{
				buff[i] = '\0';
				s += buff;
				i = 0;
			}

			ch = in.get();
		}

		if (i > 0)
		{
			buff[i] = '\0';
			s += buff;
		}

		return in;
	}

输出流:

	//输出流
	ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
	{
		for (auto ch : s)
		{
			out << ch;
		}

		return out;
	}

 结束语

       今天内容就到这里啦,时间过得很快,大家沉下心来好好学习,会有一定的收获的,大家多多坚持,嘻嘻,成功路上注定孤独,因为坚持的人不多。那请大家举起自己的小说手给博主一键三连,有你们的支持是我最大的动力,回见。

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