基于堆栈上的字符串实现

基于堆栈上的字符串实现

           C++中，由于字符串一开始并非内置的类型，于是，史前时代，江湖上出现了种种的字符串，各有各的优点，但自然，也各有各的缺陷，群雄割据，天下大乱，民不聊生。大伙儿盼星星，盼月亮，盼着真正的字符串能出来一统江湖，好不容易，等到1998的C++标准出来了，官方的字符串string终于露面了，自然，它并不是语言内置支持的，而是在STL库中。当然，字符串这东西，就算要在C++编译器的层面上给予支持，其实也很不容易。可是，这个官方的string，单纯它复杂的模板定义和那一大陀函数成员，就足以吓退众多意志不坚定之人。好了，好不容易，鼓起勇气，再仔细瞅瞅string中的东西，发现它也不是很美妙，既不强大，部分函数的功能存在重复又或者STL的算法中已有提供，更要命的是，效率也不怎么高。总之，不能说string的设计不如史前的各种stringS，但也强不到那里去。当然，官方的总比非官方的更具权威，但每次使用string时，想到它背地里除了正常字符串操作之外，还可能做了各种的低效的内存分配释放的操作，又或者线程安全，又或者引用计数，内心就一直惴惴不安。于是，宁愿一再小心翼翼地用着字符数组。但是，用得多了，也很郁闷，字符数组自然高效、灵活，但总是要千编一律地一再写着容易出错的代码，我脆弱的心灵终于头晕眼花了。于是，我决定按照自己的意愿写一个字符串，不敢欲与群雄争锋，只是，为了能够在自己的代码中，替换字符数组。我对它的要求是，字符数组能做到的事情，它也要做到，并且，效率上，绝不妥协。

          俗话说，过早的优化是万恶之源。但在此，在设计本家字符串时，一开始，就要考虑到效率的细节上去了。首先，它要支持堆栈变量的形式，不要它进行内存的分配释放操作，就好像堆栈上的字符数组那样。咦，好像很神奇，其实，只要想到TR1中那个经典的array，通过使用神奇的模板技术，就有办法做到了。所以，此字符串的使用好比这样子，CStackString <MAX_PATH> sFile，暂时假定这个字符串的名字叫CStackString。

          但是，使用模板之后，字符串的字符数组的长度只要不一样，它们就都属于不同类型变量，并且之间还都不兼容呢，虽然它们都是字符串。此外，还会编译器还将生产出一堆重复的代码。这无论如何，都不能忍受。于是，自然而然，就想到了继承。CStackString模板类继承于非模板的mybasestring，mybasestring中实现了CStackString的各种各样的操作，而CStackString只要仿照array那样子，定义好自己的数据成员即可。嗯，还是看看代码，马上就明白到底是怎么一回事了。

class  CMyBaseString
{
public:
    typedef size_t size_type;
    typedef char *pointer;
    typedef const char *const_pointer;
    typedef CMyBaseString _Myt;

public:
    char operator[](size_type nPos)const
    {
        assert(nPos < m_nLen);
        return m_str[nPos];
    }

    const_pointer c_str()const { return m_str; }

    const_pointer right(size_type nLen)const
    {
        assert(nLen < m_nLen);
        return m_str+m_nLen-nLen;
    }

    int compare(const_pointer str)const
    {
        return strcmp(m_str, str);
    }

    _Myt& assign(const char* str)
    {
        m_nLen = strlen(str);
        assert(m_nLen < m_nBuffSize);
        strcpy(m_str, str);
        return *this;
    }

    _Myt& append(const_pointer str)
    {
        size_type nLen = strlen(str);
        assert(m_nLen + nLen < m_nBuffSize);
        strcpy(m_str+m_nLen, str);
        m_nLen += nLen;
        return *this;
    }

    _Myt& format(const_pointer sFormat,  )
    {
        va_list argList;
        va_start( argList, sFormat );
        m_nLen = vsprintf(m_str, sFormat, argList);
        va_end( argList );
        assert(m_nLen < m_nBuffSize);
        return *this;
    }

    //.

protected:
    CMyBaseString(pointer sBuf, size_type nBuffSize)
    {
        m_nBuffSize = nBuffSize;
        m_nLen = 0;
        m_str = sBuf;
        m_str[0] = 0;
    }

private:
    size_type m_nBuffSize;
    size_type m_nLen;
    pointer m_str;
} ;

template < size_t _size >
class  CStackString :  public  CMyBaseString
{
public:
    CStackString(const char* str) : CMyBaseString(m_sMine, _size) { assign(str);}
    CStackString() : CMyBaseString(m_sMine, _size) {}

private:
    char m_sMine[_size];
} ;
int  main()
{
    CStackString<20> sTest("hello");
    cout << sTest.c_str() << endl;
    cout << sTest.right(3) << endl;
    return 0;
}

          于是通过基类mybasestring，各种不同类型的template CStackString就又联系在一块了。Mybasestring可看成定义了数据接口的基类，其子类的头部数据必须与它保持一致，嗯，很好。然后，在mybasestring中实现的各种功能，都可以用在mystring身上了，而CStackString中无须实现任何功能，它只负责在堆栈上分配内存。所以，mybasestring不仅可以用在堆栈上，还能用于堆上，只要再继续定义一个能在堆上分配内存的mybasestring的子类即可，然后都能相容于堆栈上的CStackString字符串。

          ……。 经过一番努力，这个字符串类几乎包含了字符数组的一切基本功能，基本上可代替字符数组了。为了能够用到STL中的各种算法，再在其上增加一些返回迭代器的函数，好比begin，end，rbegin，rend，它们都很容易实现。还有，为了使用起来更加友好方便更具效率，貌似应该再实现一些全局操作符的重载运算；……；好了，打住。如果打算将这个字符串很好地融入到STL中，需要做出更多的努力。原本只打算代替字符数组而已。代码在VC2005以上版本编译时，会出现一些警告，可以用#pregma的指令将其disable掉，或者使用其中的所谓的安全字符串操作函数。

          好不容易，终于就实现了一个基于堆栈上的字符串，它是窄字符的。别忘了，还有宽字符的字符串呢。这也没什么，只须将mybasestring重命名为CMyBaseStringA，CStackString改为CStackStringA。然后再分别实现与CMyBaseStringA与CStackStringA同样接口的CMyBaseStringW和CStackStringW。然后，再针对UNICODE，Typedef或defined一对CMyBaseStringT和CStackStringT。在这里，并不想模仿STL中的string或MFC中的CString那样子，template一个basic_string（simple_string），然后分别进行模板特化，近来越看越觉得这种模板特化的方式相当恶心，只是将代码搞得更加复杂，却没带来多大的好处。

          相比于其他的字符串实现，这个mybasestring不过是将内存分配拱手让人罢了。这样一来，就带来一些新的问题。首先，它要假设其子类给它分配了足够的内存，不过，在C++传统，经常假设用户分配了足够的内存；然后，因为脱离了内存管理，有一些功能自然也就无法实现出来了，C的字符串函数也还不是这样，当缓冲溢出时，该崩溃就还得崩溃。

          再次向C++的无所不能顶礼膜拜。C++，你是电，你是光， 你是唯一的神话， 我只爱你，You are my Super Star！

          再次声明，本字符串只为取代字符数组，至于其它的种种无理要求，均不在本座的考虑范围之内。