【C++】string模拟
string讲解：【C++】String类-CSDN博客
基本框架
#pragma once
#include
using namespace std;
namespace wzf
{
class string
{
public:
// 默认构造函数
string()
: _str(new char[1]), _size(0), _capacity(0)
{
_str[0] = '\0'; // 在没有内容时仍要有终止符'\0'
}
// 构造函数，接收一个 C 风格字符串
// 注意：假设传入的字符串以终止符'\0'结尾，否则可能导致程序崩溃
string(const char *str)
: _size(strlen(str))
{
_capacity = _size;
//new 一个capacity+1的空间
_str = new char[_capacity + 1]; // +1 是为了容纳终止符'\0'
strcpy(_str, str);//拷贝
}
/*
td::string 类型使用内部管理字符串的长度，
并且在内部存储中维护了字符串的长度信息，
不需要依赖 null 字符来表示字符串的结束，
而在 C 语言中，字符串是作为 null 结尾的字符数组进行存储的，
每个字符串最后都以一个值为 0 的字符 ‘\0’ 结尾
*/
// 返回字符串的 C 风格表示
const char *c_str()
{
return _str;
}
//返回字符串长度
size_t size() const
{
return _size;
}
size_t capcacity() const
{
return _capacity;
}
private:
char *_str; // 存储字符串的字符数组指针
size_t _size; // 字符串的长度（不包括终止符'\0'）
size_t _capacity; // 字符数组的容量
};
} 将string()与string(const)进行复用：
string(const char *str=nulptr);//❌
string应该是遇到'\0'停止否则会崩string(const char* str='\0');//❌
默认参数值是 '\0'，即空字符。
然而，由于 str 是 const char* 类型，而不是 char 类型，因此在这种情况下，'\0' 被解释为一个整数 0，
而不是一个空字符。这可能导致编译错误或未定义行为。
string(const char *str="\0")// ≠‘\0’一个空字符串也是一个有效的字符串，它不需要以 '\0' 的形式进行显式表示，也就是说，一个空字符串已经包含了一个空字符。
因此，当我们在下面的类构造函数中将空字符串 "" 传递给 const char* 类型的形参 str 时 ， 编译器会自动将其转换为一个空字符 '\0'。->
string(const char *str = "") // 可以不写 "\0"
: _size(strlen(str))
{
_capacity = _size== 0 ? 3 : _size;
_str = new char[_capacity + 1]; //+1-> '\0'
strcpy(_str, str);
}成员函数重载 operator[]
对[ ]进行重载，以便直接用[]进行调用
//给const对象调用
const char &operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
//给普通对象,构成函数重载
char &operator[](size_t pos)
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}对此处const使用有疑问的可转看改文章，文章中详细讲解了const在类中的用法： 【C++】const与类(const修饰函数的三种位置)-CSDN博客
成员函数重载 operator= //string s3=s1
string &operator=(const string &s) // string& 为返回类型，表示返回值是当前实例的引用
{
if (this != &s) //s1≠s1 避免自我赋值
{
char *tmp = new char[s._capacity + 1]; // 申请新的字符数组
strcpy(tmp, s._str); // 复制待赋值字符串
// 释放原来的空间，销毁原来空间,防止s1空间小于s2,或s1>s2造成空间浪费，避免内存泄漏和空间浪费
delete[] _str;
_str = tmp; // 更新字符串指针
_size = s._size; // 更新字符串长度
_capacity = s._capacity; // 更新字符串容量
}
return *this; // 返回当前实例的引用
}测试：
void test_string2()
{
string s1;
string s2("Hello Word");
/*
string s3(s2); // 拷贝构造(浅拷贝/值拷贝) 用系统自动生成的拷贝构造
1.两个用的是同一个空间. 2.会析构两次
*/
// 深拷贝:
string s3(s2);
cout << s2.c_str() << endl;
cout << s3.c_str() << endl;
s2[0]++;
cout << s2.c_str() << endl;
cout << s3.c_str() << endl;
cout << "===" << endl;
s1 = s3; // 调用 s1 的 operator= 函数，将 s2 赋值给 s1
cout << s3.c_str() << endl;
cout << s1.c_str() << endl;
}
拷贝构造：
深浅拷贝的区别：
浅拷贝是指在进行复制操作时，只复制对象的引用或指针，而不复制对象本身。这意味着原对象和拷贝对象共享同一份数据，当其中一个对象修改了数据时，另一个对象也会受到影响。
深拷贝是指在进行复制操作时，完全复制对象和对象的数据，创建一个新的对象并复制数据。这意味着原对象和拷贝对象拥有各自独立的数据，彼此之间互不影响。
// 深拷贝 s3
string(const string &s)
: _size(s._size), _capacity(s._capacity)
{
_str = new char[s._capacity + 1];
strcpy(_str, s._str);
}测试：
void test_string1()
{
string s1;
string s2("HelloWord");
cout << s1.c_str() << endl;
cout << s2.c_str() << endl;
s2[0]++;
cout << s1.c_str() << endl;
cout << s2.c_str() << endl;
}迭代器
begin() && end()
typedef char* iterator; // 定义了名为 iterator 的 char* 类型别名
typedef const char* const_iterator; // 定义了名为 const_iterator 的 const char* 类型别名
iterator begin() // 返回指向首字符的迭代器
{
return _str;
}
iterator end() // 返回指向尾字符（终止符）后面的迭代器
{
return _str + _size;
}
const_iterator rbegin() const // 返回指向尾字符（终止符）的迭代器
{
return _str;
}
const_iterator rend() const // 返回指向首字符前面位置的迭代器
{
return _str + _size;
}调用：
string::iterator it=s1.begin();
while (it!=s1.end())
{
cout<<*it<<" ";
++it;
}
cout<运算符重载
字符串比较的是相对应字符相应的asscall值
// 不改变数据的都建议加上const
bool operator>(const string &s) const
{
return strcmp(_str, s._str) > 0;
}
bool operator==(const string &s) const
{
return strcmp(_str, s._str) == 0;
}
bool operator>=(const string &s) const
{
return *this > s || *this == s;
}
bool operator<(const string &s) const
{
return !(*this >= s);
}
bool operator<=(const string &s) const
{
return !(*this > s);
}
bool operator!=(const string &s) const
{
return !(*this == s);
}测试：
string s1("Hello Word");
string s2("Hello Word");
string s3("Iello Word");
cout<<(s1==s2)<=s3)< += :
string &operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
string &operator+=(const char *str)
{
append(str);
return *this;
}测试：
string s2("HelloWord");
s2 += ' ';
s2 += "xxxxxxxxxx";
cout << s2.c_str() << endl;遍历string
-
用下标的方式遍历
void _Print(const string &s)
{
for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
{
cout << s[i] << " ";
}
cout << endl;
}调用：
_print(s1);-
用迭代器
string::iterator it = s1.begin();
while (it != s1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;string类对象的修改操作
reserve 开空间
void reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char *tmp = new char[n + 1]; //+1是为了存放"\0"
strcpy(tmp, _str); // 拷贝
delete[] _str; // 销毁_str空间
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}push_back 头插
void push_back(char ch)
{
if (_size + 1 > _capacity)
{
reserve(_capacity * 2);
}
_str[_size] = ch; // 将字符插入
++_size;
_str[_size] = '\0';
}append 头插
void append(char *str)
{
size_t len = strlen(str); // 计算要插入字符的长度
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len);
}
strcpy(_str + _size, str); // _str 指针所指向的内存块中找到要插入字符串的位置(+_size)
_size += len;
}insert 任意位置插入
// 任意位置插入 //string& 可用于获取对象
string &insert(size_t pos, char ch)//与void &insert(size_t pos, char ch)效果差不多，
{
assert(pos <= _size);
if (_size + 1 > _capacity)
{
reserve(2 * _capacity);
}
size_t end = _size + 1; // 防止size_t end=-1->整形最大值
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 (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len);
}
// 挪动数据
// 方法一
size_t end = _size + len;
while (end > pos + len - 1)
{
_str[end - len] = _str[end];
--end;
}
/*
//方法二
size_t n=_size+1;
size_t end=_size;
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
_str[end+len]=_str[end];
--end;
}
*/
// 拷贝插入
strncpy(_str + pos, str, end);
_size += len;
return *this;
}push_back复用insert
void push_back(char ch)
{
insert(_size,ch);
}append复用insert
void append(const char *str)
{
insert(_size,str);
}erase删除
在private出定义静态变量 npos
static size_t npos;类外进行赋值：
size_t string::npos = -1;或者是直接在private里定义：
static const size_t npos=-1;//该语法只支持整形// 任意位置删除
string &erase(size_t pos, size_t len = npos)
{
assert(pos<_size);
if (len == npos || pos + len >= _size)
{
_str[pos] = '\0';
_size = pos;
}
else
{
strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
_size -= len;
}
return *this;
}resize缩容
void resize(size_t n, char ch = '\0')
{
if (n < _size) // 当 n 小于当前字符串长度时，删除多余的字符，即保留前 n 个字符
{
_size = n;
_str[_size] = '\0'; // 更新字符串结束符
}
else if (n > _size) //当 n 大于当前字符串长度时，根据情况填充待求个字符，直到字符串长度为 n 为止
{
if (n > _capacity) // 如果需要的容量超出已分配的容量，则进行扩容操作
{
reserve(n);
}
size_t i = _size;
while (i < n) // 将新插入的字符填充到字符串中，直到字符串长度为 n 为止
{
_str[i] = ch;
++i;
}
_size = n; // 更新字符串长度
_str[_size] = '\0'; // 更新字符串结束符
}
}find 查找
// 在字符串中查找字符 ch，从 pos 位置开始查找
// 如果找到，返回该字符在字符串中的下标
// 如果没找到，返回 npos
size_t find(char ch, size_t pos = 0)
{
assert(pos < _size); // 断言：pos 不能大于字符串长度
for (size_t i = pos; i < _size; ++i) // 从 pos 位置开始查找
{
if (_str[i] == ch) // 如果找到字符 ch，返回该字符在字符串中的下标
{
return i;
}
}
return npos; // 没找到，返回 npos
}
// 在字符串中查找字符串 str，从 pos 位置开始查找
// 如果找到，返回该字符串在原字符串中的第一个字符的下标
// 如果没找到，返回 npos
size_t find(const char* str, size_t pos = 0)
{
assert(pos < _size); // 断言：pos 不能大于字符串长度
char* p = strstr(_str + pos, str); // 在字符串中查找字符串 str，并返回第一次出现该字符串的指针
if (p == nullptr) // 如果没找到，返回 npos
{
return npos;
}
else // 找到，则返回该字符串在原字符串中的第一个字符的下标
{
return p - _str;
}
}clear清除
void clear()
{
_str[0] = '\0';
_size = 0;
}swap交换
void swap(string &s)
{
std::swap(_str, s._str);
std::swap(_capacity, s._capacity);
std::swap(_size, s._size);
}流
流插入
// 流插入
ostream &operator<<(ostream &out, const string &s)
{
for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
{
out << s[i];
}
return out;
}流提取
istream &operator>>(istream &in, string &s)
{
s.clear();
char ch = in.get(); // 获取一个字符
char buff[128];
size_t i = 0;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i == 127) // 若已存满
{
buff[127] = '\0'; // 在末尾添加字符串结束符
s += buff; // 添加到输出字符串
i = 0; // 重置计数器，从buff[0]开始
}
ch = in.get(); // 读入下一个字符
}
if (i != 0) // 防止循环结束还有数据没有增加到buff中
{
buff[i] = '\0'; // 在末尾添加字符串结束符
s += buff; // 添加到输出字符串
}
return in;
}测试：
string s1("0123456789");
cout << s1.c_str() << endl;
cout << s1 << endl;
cin >> s1;
cout << s1 << endl;示例代码：
string.cpp
#include "string.h"
int main()
{
try // char* tmp = new char[s._capacity + 1];是否开辟异常
{
wzf::test_string9();
}
catch (const std::exception &e)
{
std::cerr << e.what() << '\n';
}
return 0;
}string.h
#pragma once
#include
#include
using namespace std;
namespace wzf
{
class string
{
public:
typedef char *iterator;
typedef const char *const_iterator;
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
const_iterator begin() const
{
return _str;
}
const_iterator end() const
{
return _str + _size;
}
string(const char *str = "") // 可以不写 "\0"
: _size(strlen(str))
{
_capacity = _size == 0 ? 3 : _size;
_str = new char[_capacity + 1]; //+1-> '\0'
strcpy(_str, str);
}
// 深拷贝 s3
string(const string &s)
: _size(s._size), _capacity(s._capacity)
{
_str = new char[s._capacity + 1];
strcpy(_str, s._str);
}
// 赋值重载
string &operator=(const string &s) // string&为返回类型
{
if (this != &s) // s1≠s1
{
char *tmp = new char[s._capacity + 1];
strcpy(tmp, s._str);
delete[] _str; // 销毁原来空间,防止s1空间小于s2,或s1>s2造成空间浪费
_str = tmp;
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
return *this; // s1
}
// 析构
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
const char *c_str()
{
return _str;
}
size_t size() const
{
return _size;
}
size_t capcacity() const
{
return _capacity;
}
// 给const对象调用
const char &operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
// 给普通对象,构成函数重载
char &operator[](size_t pos)
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
// 不改变数据的都建议加上const
bool operator>(const string &s) const
{
return strcmp(_str, s._str) > 0;
}
bool operator==(const string &s) const
{
return strcmp(_str, s._str) == 0;
}
bool operator>=(const string &s) const
{
return *this > s || *this == s;
}
bool operator<(const string &s) const
{
return !(*this >= s);
}
bool operator<=(const string &s) const
{
return !(*this > s);
}
bool operator!=(const string &s) const
{
return !(*this == s);
}
string &operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
string &operator+=(const char *str)
{
append(str);
return *this;
}
// 缩容
void resize(size_t n, char ch = '\0')
{
if (n < _size)
{
// 删除数据 -- 保留前n个
_size = n;
_str[_size] = '\0';
}
else if (n > _size) // n=_size不处理
{
if (n > _capacity)
{
reserve(n);
}
size_t i = _size;
while (i < n) // 从size位置开始填字符
{
_str[i] = ch;
++i;
}
_size = n;
_str[_size] = '\0';
}
}
// 开空间
void reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char *tmp = new char[n + 1]; //+1是为了存放"\0"
strcpy(tmp, _str); // 拷贝
delete[] _str; // 销毁_str空间
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}
void push_back(char ch)
{
// if (_size + 1 > _capacity)
// {
// reserve(_capacity * 2);
// }
// _str[_size] = ch; // 将字符插入
// ++_size;
// _str[_size] = '\0';
insert(_size, ch);
}
void append(const char *str)
{
// size_t len = strlen(str); // 计算要插入字符的长度
// if (_size + len > _capacity)
// {
// reserve(_size + len);
// }
// strcpy(_str + _size, str); // _str 指针所指向的内存块中找到要插入字符串的位置(+_size)
// _size += len;
insert(_size, str);
}
// 任意位置插入
string &insert(size_t pos, char ch) // 与void &insert(size_t pos, char ch)效果差不多，string& 可用于获取对象
{
assert(pos <= _size);
if (_size + 1 > _capacity)
{
reserve(2 * _capacity);
}
size_t end = _size + 1; // 防止size_t end=-1->整形最大值
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 (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len);
}
// 挪动数据
// 方法一
size_t end = _size + len;
while (end > pos + len - 1)
{
_str[end - len] = _str[end];
--end;
}
/*
//方法二
size_t n=_size+1;
size_t end=_size;
for (size_t i = 0; i < n; ++i)
{
_str[end+len]=_str[end];
--end;
}
*/
// 拷贝插入
strncpy(_str + pos, str, end);
_size += len;
return *this;
}
// 任意位置删除
string &erase(size_t pos, size_t len = npos)
{
assert(pos < _size);
if (len == npos || pos + len >= _size)
{
_str[pos] = '\0';
_size = pos;
}
else
{
strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
_size -= len;
}
return *this;
}
size_t find(char ch, size_t pos = 0)
{
assert(pos < _size);
for (size_t i = pos; i < _size; ++i)
{
if (_str[i] == ch)
{
return i;
}
}
return npos;
}
size_t find(const char *str, size_t pos = 0)
{
assert(pos < _size);
char *p = strstr(_str + pos, str);
if (p == nullptr)
{
return npos;
}
else
{
return p - _str;
}
}
// 交换
void swap(string &s)
{
std::swap(_str, s._str);
std::swap(_capacity, s._capacity);
std::swap(_size, s._size);
}
void Print(const string &s)
{
for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
{
cout << s[i] << " ";
}
cout << endl;
const_iterator rit = s.begin();
while (rit != s.end())
{
cout << *rit << " ";
++rit;
}
}
void clear()
{
_str[0] = '\0';
_size = 0;
}
private:
char *_str;
size_t _size;
size_t _capacity;
static size_t npos;
};
size_t string::npos = -1;
// 流插入
ostream &operator<<(ostream &out, const string &s)
{
for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
{
out << s[i];
}
return out;
}
// 流提取
istream &operator>>(istream &in, string &s)
{
s.clear();
char ch = in.get(); // 获取一个字符
char buff[128];
size_t i = 0;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i == 127) // 若已存满
{
buff[127] = '\0';
s += buff;
i = 0; // 再次从buff[0]开始
}
ch = in.get();
}
if (i != 0) // 防止循环结束还有数据没有进行增加
{
buff[i] = ch;
buff[i + 1] = '\0';
s += buff;
}
return in;
}
void test_string1()
{
string s1;
string s2("HelloWord");
cout << s1.c_str() << endl;
cout << s2.c_str() << endl;
s2[0]++;
cout << s1.c_str() << endl;
cout << s2.c_str() << endl;
}
void test_string2()
{
string s1;
string s2("Hello Word");
/*
string s3(s2); // 拷贝构造(浅拷贝/值拷贝) 用系统自动生成的拷贝构造
1.两个用的是同一个空间. 2.会析构两次
*/
// 深拷贝:
string s3(s2);
cout << s2.c_str() << endl;
cout << s3.c_str() << endl;
s2[0]++;
cout << s2.c_str() << endl;
cout << s3.c_str() << endl;
cout << "===" << endl;
s1 = s3; // 调用 s1 的 operator= 函数，将 s2 赋值给 s1
cout << s3.c_str() << endl;
cout << s1.c_str() << endl;
}
void test_string3()
{
string s1("Hello Word");
for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
{
s1[i]++;
}
cout << endl;
for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
{
cout << s1[i] << " ";
}
cout << endl;
// Print(s1);
string::iterator it = s1.begin();
while (it != s1.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
}
void test_string4()
{
string s1("Hello Word");
string s2("Hello Word");
string s3("Iello Word");
cout << (s1 == s2) << endl;
cout << (s1 >= s3) << endl;
cout << (s1 <= s3) << endl;
cout << (s1 != s3) << endl;
}
void test_string5()
{
string s1("HelloWord");
s1.push_back(' ');
s1.append("*******************");
cout << s1.c_str() << endl
<< endl;
string s2("HelloWord");
s2 += ' ';
s2 += "xxxxxxxxxx";
cout << s2.c_str() << endl
<< endl;
string s3;
s3 += 'a';
s3 += 'a';
s3 += 'a';
cout << s3.c_str() << endl;
}
void test_string6()
{
string s1("HelloWord");
s1.insert(5, 'x');
cout << s1.c_str() << endl;
}
void test_string7()
{
string s1;
s1.resize(20, 'x');
cout << s1.c_str() << endl;
s1.resize(30, 'y');
cout << s1.c_str() << endl;
s1.resize(10);
cout << s1.c_str() << endl;
}
void test_string8()
{
string s1("0123456789");
cout << s1.c_str() << endl;
s1.erase(2, 3);
cout << s1.c_str() << endl;
s1.erase(4, 30);
cout << s1.c_str() << endl;
s1.erase(2);
cout << s1.c_str() << endl;
}
void test_string9()
{
string s1("0123456789");
cout << s1.c_str() << endl;
cout << s1 << endl;
cin >> s1;
cout << s1 << endl;
}
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