7.【CPP】String类
一.汉字的编码
我们知道计算机存储英文字母，标点，数字用的是ascall码，128种用一个字节表示绰绰有余。而汉字远远不止128种，因此汉字需要两个字节表示。
1.gbk编码中汉字占两个字节。
2.utf-8中，一个汉字占三个字节。
> UTF规定：如果一个符号只占一个字节，那么这个8位字节的第一位就为0。如果为两个字节，那么规定第一个字节的前两位都为1，然后第一个字节的第三位为0，第二个字节的前两位为10，然后如果是三个字节的话，那么第一个字节的前三位为111，第四位为0，剩余的两个字节的前两位都为10。按照这样的算法去思考一个中文字符的UTF-8是怎么表示的：一个中文字符需要两个字节来表示，两个字节一共是16位，那么UTF-8下，两个字节是不够的，因为两个字节下，第一个字节已经占据了三位：110，然后剩余的一个字节占据了两位：10，现在就只剩下8位，与Unicode下的两个字节，16位去表示任意一个字符是相悖的，也就是Unicode下的16位减去UTF-8下的8位=8位，刚好差了一个字节的空间，所以就使用三个字节去表示非ANSI字符：三个字节下，一共是24位，第一个字节头四位是：1110，后两个字节的前两位都是：10，那么24位-8位=16位，刚好两个字节去表示Unicode下的任意一个非ANSI字符。
二.string类
参考string官方文档
1.扩容
这里resize和reserve都是在string对象后开指定大小的可用空间，而不是把它的容量设置为指定大小。
resize改变了size大小，而reserve不改变.
resize空间小于size大小时会删除元素，reserve空间小于size时不会改变容量也不删除元素。
2.小试牛刀
2.1把字符串转化为整数
迭代器实现
#include 2.2.Leetcode415.字符串相加
给定两个字符串形式的非负整数 num1 和num2 ，计算它们的和并同样以字符串形式返回。
你不能使用任何內建的用于处理大整数的库（比如 BigInteger）， 也不能直接将输入的字符串转换为整数形式。
示例 1：
输入：num1 = “11”, num2 = “123”
输出：“134”
class Solution {
public:
string addStrings(string num1, string num2) {
int end1=num1.size()-1,end2=num2.size()-1;
int carry=0;
string ans;
//提前扩一波容
ans.reserve(num1.size()>num2.size()?num1.size()+1:num2.size()+1);
while(end1>=0||end2>=0)
{
int val1=end1>=0?num1[end1]-'0':0;
int val2=end2>=0?num2[end2]-'0':0;
int ret=val1+val2+carry;
carry=ret/10;
ans+=ret%10+'0';
--end1;
--end2;
}
if(carry)
ans+='1';
reverse(ans.begin(),ans.end());
return ans;
}
};
这里我们用数学中用竖式计算加法的方法，用carry表示进位，从后往前一步一步加到ans中，同时注意细节处理，最后反转一下ans得到答案。
3.find+replace（用xx替换xx）
这里我们用空格替换“/”，如果用多个字符替换呢？那么上述方法就显得很低效，因为不仅开空间还要往后挪数据。解决方法：以空间换时间，重新定义一个空字符，遍历两遍老字符。第一遍开空间，第二遍往空字符加数据。如下图
4.string类的swap和算法的swap
我们可以看到string的swap只需要改变指针指向就可以了，而std库里的需要创建一个临时对象还要拷贝赋值完成交换。
5.c_str()
将string转化为c语言能够识别的const char*，如下打开文件并读取
三.string类的写时拷贝（copy-on-write）
1.看下面这段代码
#include下面代码在g++下运行结果
我们发现前面不修改s1和s2时两者地址是一样的，而修改s1中的字符时，操作系统此时才会给s1开辟一块独立的新空间把数据拷贝过去并修改。这就是所谓的写时拷贝技术。
2.简要理解如何实现？
每当我们为string分配内存时，我们总是要多分配一个空间用来存放这个引用计数的值，只要发生拷贝构造可是赋值时，这个内存的值就会加一。而在内容修改时，string类为查看这个引用计数是否为0，如果不为零，表示有人在共享这块内存，那么自己需要先做一份拷贝，然后把引用计数减去一，再把数据拷贝过来。
四.string类的模拟实现
class string {
public:
typedef char* iterator;
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str+_size;
}
string(const char* str = "") :
_size(strlen(str))
{
_capacity = _size;
_str = new char[_capacity + 1+1];
strcpy(_str, str);
}
/*string(const string& s)
:_size(s._size)
, _capacity(s._capacity)
{
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, s._str);
}*/
//现代写法
void swap(string& tmp)
{
::swap(_str, tmp._str);
::swap(_size, tmp._size);
::swap(_capacity, tmp._capacity);
}
string(const string& s)
:_str(nullptr)
,_size(0)
,_capacity(0)
{
string tmp(s._str);
swap(tmp);
_str[_capacity + 1]++;
}
~string()
{
delete[]_str;
_str = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
//实现赋值操作
string& operator=(const string& s)
{
if (this != &s)
{
/*delete[] _str;
_str = new char[strlen(s._str) + 1];
strcpy(_str, s._str);*/
char* tmp = new char[strlen(s._str) + 1];
strcpy(tmp, s._str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
return *this;
}
const char* c_str()const
{
return _str;
}
size_t size()const
{
return _size;
}
size_t capacity()const
{
return _capacity;
}
char& operator[](size_t pos)
{
return _str[pos];
}
const char& operator[](size_t pos)const
{
assert(pos < _size);
return _str[pos];
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n + 1];
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}
void push_back(char ch)
{
if (_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 0 : _capacity * 2);
}
_str[_size] = ch;
++_size;
_str[_size] = '\0';
}
void append(const char* str)
{
size_t len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len);
}
strcpy(_str + _size, str);
_size += len;
}
string& operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
string& operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}
string& insert(size_t pos, char ch)
{
assert(pos <= _size);
if (_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
/*size_t end = _size;
while (end >= pos)
{
_str[end + 1] = _str[end];
--end;
}*/
size_t 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 (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len);
}
size_t end = _size + len;
while (end >= pos + len)
{
_str[end] = _str[end + len];
--end;
}
strncpy(_str + pos, str, len);
_size += len;
}
void 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_t find(char ch,size_t pos = 0)const
{
assert(pos < _size);
for (size_t i = pos; i < _size; i++)
{
if (ch == _str[i])
{
return i;
}
}
return npos;
}
size_t find(const char* sub, size_t pos = 0)const
{
assert(sub);
assert(pos < _size);
const char* ptr = strstr(_str + pos, sub);
if (ptr == NULL)
{
return npos;
}
else
{
return ptr - _str;
}
}
string substr(size_t pos, size_t len = npos)const
{
assert(pos < _size);
size_t reallen = len;
if (len == npos || pos + len > _size)
{
reallen = _size - pos;
}
string sub;
for (size_t i = 0; i < reallen; i++)
{
sub += _str[pos + i];
}
return sub;
}
private:
char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity;
public:
static size_t npos;
};
size_t string::npos = -1;
istream& operator>>(istream& in, string& s)
{
char ch;
ch = in.get();
const size_t N = 32;
char buff[N];
size_t i = 0;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i=N-1)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
i = 0;
}
ch = in.get();
}
buff[i] = '\0';
s += buff;
}