【C++】——string模拟实现

前言

string的模拟实现其实就是增删改查，只不过加入了类的概念。

为了防止与std里面的string冲突，所以这里统一用String。

目录

前言

一   初始化和销毁 

1.1  构造函数

1.2  析构函数

 二  迭代器实现

三  容量大小及操作

 四 运算符重载

 4.1  bool operator<(const String& s) const

4.2  bool operator==(const String& s) const 

 4.3  bool operator<=(const String& s) const

4.4 bool operator>(const String& s) const

4.5  bool operator>=(const String& s) const 

 4.6  bool operator!=(const String& s) const

 五  字符串操作 

5.1  截取操作

5.2  查找操作

六  流插入流提取

6.1  ostream& operator<<(ostream& out, const String& s)

6.2   istream& operator>>(istream& in, String& s)

 七  string与string相加

String operator+(const String& s2)

string类模拟实现完整代码

总结

一   初始化和销毁 

1.1  构造函数

对于构造函数来说有有参构造和无参构造

所以直接把他们结合起来

string();

string (const string& str);

 1.string();//无参构造

2.string (const string& str);//有参构造

String(const char* str = "") :_size(strlen(str)), _capacity(_size)
	{
		_str = new char[_capacity+1];
		strcpy(_str, str);
	}

 如果把_str的初始化放在初始化列表会出问题

private:
    char* _str;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
	static const size_t npos = -1;

String(const char* str = "") :_str(new char [_capacity+1]),_size(strlen(str)), _capacity(_size)
	{
		//_str = new char[_capacity+1];
		strcpy(_str, str);
	}

初始化列表是会按照成员变量的顺序去初始化，所以这里 初始化_str，_capacity没有初始化，所以在开空间的时候会出问题，当然你可以换一换位置，但是未免太繁琐，同时这里不能把_str设置为nullptr，如果设置为空，那么_size正初始化就会出问题

1.2  析构函数

 这里的析构函数没有那么多细节，直接释放空间，然后处理其他的成员变量就行了

~String()
	{
		delete[] _str;//注意这里的delete[],不是delete
		_str = nullptr;
		_size = 0;
		_capacity = 0;
	}

 二  迭代器实现

其实迭代器可以理解为是指针在进行，有的底层是指针有的是其他的方法，这里我们用指针去模拟实现

//迭代器
	typedef char* iterator;
	typedef 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;
	}

迭代器也需要const类型，这样const类型的函数才能去调用，所以写两份。注意范围for就是无脑替换迭代器，本质和迭代器是一样的。

测试案例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"String.h"
int main()
{
    String str("Test string");
    for (String::iterator it = str.begin(); it != str.end(); ++it)
        cout << *it;
    cout << '\n';
    for (auto ch : str)
    {
        cout << ch << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

还有反向迭代器，这里就不一一列举了，想了解的可以参考string类的介绍

三  容量大小及操作

1.capacity()//表示容量大小

2.size()//有效数据大小

3.max_size()//最大有多少数据

4.empty()//是否为空

5.resize()//扩容

6.reserve()//扩容

size_t size()const
	{
		return _size;
	}
	size_t capacity()const
	{
		return _capacity;
	}
	size_t max_size()const
	{
		return 4294967291;
	}
	bool empty()const 
	{
		return _size == 0;
	}
	void reserve(size_t n)
	{
		if (n > _capacity)
		{
			char* tmp = new char[n + 1];
			strcpy(tmp, _str);
			delete[]_str;
			_str = tmp;
		}
		_capacity = n;
	}
	void resize(size_t n, char ch = '\0')
	{
		if (n < _size)
		{
			_str[n] = '\n';
			_size = n;
		}
		else
		{
			reserve(n);
			while (_size < n)
			{
				_str[_size] = ch;
				_size++;
			}
			_str[_size] = '\0';
		}
	}

1.对于empty，它是如果为空，才是真，不为空就假

2.对于resize和reserve来说,从参数列表可以看出，resize可以设置初始值，也就是可以改变_size,

但是reserve不行，同时reserve设置的n如果比capacity小的话，是不会造成任何影响或者改变的

3.这里的max_size，这里我设置了一个常量，但是并没有这么简单，因为max_size是根据你当前系统来判断该给多大的，因素很多，但是实现起来很麻烦，这里就简单的设置为初始值了

测试案例

由于其他的测试在之前的string类博客测试过了，所以这里就不一一测试了

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"String.h"
int main()
{
	String str("Test string");
	cout << "size: " << str.size() << "\n";
	cout << "capacity: " << str.capacity() << "\n";
	cout << "max_size: " << str.max_size() << "\n";
	return 0;
}

 四 运算符重载

 运算符重载就是>,<,=,>=,<=这四种，但是其实写一个大于和等于或者写一个小于和等于就行了，因为其他的都能复用

 4.1  bool operator<(const String& s) const

bool operator<(const String& s) const
	{
		return strcmp(_str, s._str) < 0;
	}

4.2  bool operator==(const String& s) const 

bool operator==(const String& s) const
	{
		return strcmp(_str, s._str) == 0;
	}

由于上面写了<和=的运算符重载，所以下面这几个直接复用前面的东西就行， 注意上面的写法用的是字符串函数进行比较，但是库里面用的是模板，所以这里有出入，如果用模板，就不能这样比较了

 4.3  bool operator<=(const String& s) const

bool operator<=(const String& s) const
	{
		return *this < s || *this == s;
	}

4.4 bool operator>(const String& s) const

bool operator>(const String& s) const
	{
		return !(*this <= s);
	}

4.5  bool operator>=(const String& s) const 

bool operator>=(const String& s) const
	{
		return !(*this < s);
	}

 4.6  bool operator!=(const String& s) const

bool operator!=(const String& s) const
	{
		return !(*this == s);
	}

 五  字符串操作 

5.1  截取操作

String substr(size_t pos = 0, size_t len = npos)const 

String substr(size_t pos = 0, size_t len = npos)const 
	{
		assert(pos >= 0 && pos < _size);
		size_t end = len + pos;//最后的位置
		String s = "";
		if (len == npos || pos + len > _size)//如果长度已经大于当前字符串长度
		{
			len = _size - pos;//新长度就等于pos到_size这么长
			end = _size;//
		}
		s.reserse(len);//开辟空间
		for (int i = pos; i < end; i++)//从pos开始到end结束
		{
			s += _str[i];
		}
		return s;
	}

 测试样例：

5.2  查找操作

size_t find(char c, size_t pos = 0)const

size_t find(char c, size_t pos = 0)const
	{
		for (int i = pos;i < _size; i++)
		{
			if (_str[i] = c)
			{
				return i;
			}
		}
		return npos;
	}

查找一个字符 之间从pos位置开始遍历就行了

size_t find(const char* s, size_t pos = 0)const

	size_t find(const char* s, size_t pos = 0)const
	{
		char* p = strstr(_str + pos, s);
		if (p)
		{
			return p - _str;
		}
		else
		{
			return npos;
		}
	}

查找一个字符直接用库函数strstr就行 

测试用例： 

六  流插入流提取

由于这里的流插入和流提取不会涉及到私有的成员变量，所以不用写成友员函数

6.1  ostream& operator<<(ostream& out, const String& s)

ostream& operator<<(ostream& out, const String& s)
{
	for (auto ch : s)
	{
		out << ch;
	}
	return out;
}

6.2   istream& operator>>(istream& in, String& s)

//流提取
istream& operator>> (istream& in, string& s)
{
    s.clear();
    char ch = in.get();
    while (ch != ' ' && ch != '\n')
    {
        s += ch;
        ch = in.get();
    }
 
    return in;
}

对于上面这段代码来说，我们首先要用一个clear去清理一下，因为不清理会导致之前的数据存在。

还有一点就是这段代码并不好，因为读字符的时候可能会导致频繁的扩容，我们电脑上面的程序可不止一个，不能一直中断其他程序，来进行这个，这样对于计算机的消耗有点大

istream& operator>>(istream& in, String& s)
{
	char buff[129];
	size_t i = 0;
	char ch;
	ch = in.get();
	while (ch != ' ' && ch != '\0')
	{
		buff[i++] = ch;
		if (i == 128)
		{
			buff[i] = '\0';
			s += buff;
			i = 0;
		}
		ch = in.get();
	}
	if (i > 0)
	{
		buff[i] = '\0';
		s += buff;
	}
	return in;
}

这段代码就是对之前的一个改良，设置一个数组去存， 当存到128个字符的时候再一起把它放进字符串里面去，最后还有判断一下如果i!=128的情况即可

 七  string与string相加

String operator+(const String& s2)

这里用成员函数来写，库里面用的是非成员函数

String operator+(const String& s2)
	{
		String ret;
		ret._size = _size + s2._size;
		ret._str = new char[_capacity + s2._capacity];
		strcpy(ret._str, _str);
		strcpy(ret._str + _size, s2._str);
		return ret;
	}

先开空间，然后把两个字符串放进去就行。

string类模拟实现完整代码

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
using namespace std;
class String
{
public:
	
	//迭代器
	typedef char* iterator;
	typedef 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;
	}
	//构造函数
	String(const char* str = "") :_size(strlen(str)), _capacity(_size)
	{
		_str = new char[_capacity+1];
		strcpy(_str, str);
	}
	//析构函数
	~String()
	{
		delete[] _str;
		_str = nullptr;
		_size = 0;
		_capacity = 0;
	}
	//拷贝构造
	String(const String& s):_str(nullptr),_size(s._size), _capacity(s._capacity)
	{
		_str = new char[_capacity + 1];
		strcpy(_str, s._str);
		_size = s._size;
		_capacity = s._capacity;
	}
	//下表访问
	char& operator[](size_t pos)
	{
		assert(pos < _size||pos>=0);
		return _str[pos];
	}
	void swap(String& s)
	{
		std::swap(_str, s._str);
		std::swap(_size, s._size);
		std::swap(_capacity, s._capacity);
	}
	//赋值运算符重载
	String&operator=(String tmp)
	{
		swap(tmp);
		return *this;
	}
	//Capacity
	size_t size()const
	{
		return _size;
	}
	size_t capacity()const
	{
		return _capacity;
	}
	size_t max_size()const
	{
		return 4294967291;
	}
	bool empty()const 
	{
		return _size == 0;
	}
	void reserse(size_t n)
	{
		if (n > _capacity)
		{
			char* tmp = new char[n + 1];
			strcpy(tmp, _str);
			delete[]_str;
			_str = tmp;
		}
		_capacity = n;
	}
	void resize(size_t n, char ch = '\0')
	{
		if (n < _size)
		{
			_str[n] = '\n';
			_size = n;
		}
		else
		{
			reserse(n);
			while (_size < n)
			{
				_str[_size] = ch;
				_size++;
			}
			_str[_size] = '\0';
		}
	}
	//Element access
	char& back()
	{
		return _str[_size - 1];
	}
	const char& back()const
	{
		return _str[_size - 1];
	}
	char& front()
	{
		return _str[0];
	}
	const char& front()const 
	{
		return _str[0];
	}
	//Modifiers
	void append(const char* str)
	{
		size_t n = _size + strlen(str);
		if (n > _capacity)
		{
			reserse(n);
			_capacity = n;
		}
		strcat(_str, str);
		_size += strlen(str);
	}
	void push_back(char ch)
	{
		if (_size == _capacity)
		{
			reserse(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);
		}
		_str[_size] = ch;
		_size++;
		_str[_size] = '\0';
	}
	String& operator+=(const String& s)
	{
		append(s._str);
		return *this;
	}
	String& operator+=(const char* str)
	{
		append(str);
		return *this;
	}
	
	String& operator+=(char ch)
	{
		push_back(ch);
		return *this;
	}
	void insert(size_t pos, char ch)
	{
		assert(pos <= _size && pos >= 0);
		if (_size == _capacity)
		{
			reserse(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
		}
		size_t end = _size + 1;
		while (end > pos)
		{
			_str[end] = _str[end-1];
			end--;
		}
		_str[pos] = ch;
		_size++;
	}
	void insert(size_t pos, const char* str)
	{
		assert(pos <= _size && pos >= 0);
		int len = strlen(str);
		if (_size + len > _capacity)
		{
			reserse(_size + len);
		}
		size_t end = _size+1;
		while (end > pos)
		{
			_str[end + len] = _str[end-1];
			end--;
		}
		strncpy(_str + pos, str, len);
		_size += len;
	}
	void erase(size_t pos = 0, size_t len = npos)
	{
		assert(pos >= 0 && pos < _size);
		if (len == npos||pos+len>_size)
		{
			_str[pos] = '\0';
			_size = pos;
		}
		else
		{
			size_t end = pos + len;
			while (end <= _size)
			{
				_str[end - len] = _str[end];
				end++;
			}
			_size -= len;
		}
	}
	//String operations:
	const char* c_str()const
	{
		return _str;
	}
	const char* data()const
	{
		return _str;
	}
	size_t find(char c, size_t pos = 0)const
	{
		for (int i = pos;i < _size; i++)
		{
			if (_str[i] == c)
			{
				return i;
			}
		}
		return npos;
	}
	size_t find(const char* s, size_t pos = 0)const
	{
		char* p = strstr(_str + pos, s);
		if (p)
		{
			return p - _str;
		}
		else
		{
			return npos;
		}
	}
	String substr(size_t pos = 0, size_t len = npos)const 
	{
		assert(pos >= 0 && pos < _size);
		size_t end = len + pos;
		String s = "";
		if (len == npos || pos + len > _size)
		{
			len = _size - pos;
			end = _size;
		}
		s.reserse(len);
		for (int i = pos; i < end; i++)
		{
			s += _str[i];
		}
		return s;
	}
	String operator+(const String& s2)
	{
		String ret;
		ret._size = _size + s2._size;
		ret._str = new char[_capacity + s2._capacity];
		strcpy(ret._str, _str);
		strcpy(ret._str + _size, s2._str);
		return ret;
	}
	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);
	}
private:
	char* _str;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
	static const size_t npos = -1;
};
//non_member constants
ostream& operator<<(ostream& out, const String& s)
{
	for (auto ch : s)
	{
		out << ch;
	}
	return out;
}
istream& operator>>(istream& in, String& s)
{
	char buff[129];
	size_t i = 0;
	char ch;
	ch = in.get();
	while (ch != ' ' && ch != '\0')
	{
		buff[i++] = ch;
		if (i == 128)
		{
			buff[i] = '\0';
			s += buff;
			i = 0;
		}
		ch = in.get();
	}
	if (i > 0)
	{
		buff[i] = '\0';
		s += buff;
	}
	return in;
}

总结

以上就是string的全部内容了，