文章目录

• 👉string类👈
• • 📕 概念
  • 📕 成员变量
  • 📕 构造函数、析构函数
  • 📕 size() 、getstr() 函数
  • 📕 拷贝构造
  • 📕 赋值重载
  • 📕 迭代器
  • 📕 运算符重载
  • 📕 尾插
  • 📕 insert() 、erase() 函数
  • 📕 流插入、流提取
• 👉源代码👈

👉string类👈

📕 概念

string是C++标准库的一个重要的部分，主要用于字符串处理。该类提供了上百个成员函数，本文并不逐一实现，只是实现部分 function 的功能。

📕 成员变量

如下，_str 标识字符串的指针，_size标识的是字符串长度，_capacity表示当前对象的最大存储容量，npos是在erase函数（删除单个字符或者字符串）里使用的，和 string 类的标准用法一样。

	private:char* _str;int _size;      // 目前的长度，不包括 \0int _capacity;  // 最大容量，不包括最后一个 \0static size_t npos; 

📕 构造函数、析构函数

如下，要使用初始化列表。同时，在这里需要注意几个点。

• 传参，使用缺省参数，如果无参数则为 “”
• 初始化列表只初始化 _size ，如果同时初始化 _capacity，根据初始化列表的规则，是按照成员变量声明的顺序来初始化的，所以如果成员变量的声明顺序改变，会导致一些错误（某个变量为随机值等等），所以在函数体内部对其他的变量进行赋值。
• _str 要开辟 _capacity+1 的空间，因为要拿多出的一个空间来存储 ‘\0’ 。

同时，_str 开辟 _capacity+1 长度的空间还有一个原因，就是为了方便析构，因为析构是使用delete[ ] 的，如果 _str = new char; 会导致 new 和 delete 不匹配。

		string(const char* s = ""):_size(strlen(s))    {_capacity = _size == 0 ? 3 : _size + 1;_str = new char[_capacity+1];strcpy(_str, s);}

析构函数应该不需要过多解释，如下。

		~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = 0;_capacity = 0;}

📕 size() 、getstr() 函数

这两个函数要使用 const 修饰成员函数，一方面，该函数不需要改变对象里的任何值；另一方面，如果静态成员函数内部 需要调用该函数，要保证可以被调用（静态成员函数内部 不可以 调用非静态的成员函数和成员变量）。

		int size()const{return _size;}char* getstr()const{return _str;}

📕 拷贝构造

如下，strcpy 会自动复制 \0 ，所以不需要担心最后的 \0 问题。

		string(const string& s):_size(s._size), _capacity(s._capacity){_str = new char[_capacity + 1];strcpy(s._str, _str);}

📕 赋值重载

赋值重载的注意点和代码如下。

• 要先排除赋值重载某个对象本身的情况，用 if 判断即可。
• 不能一开始就直接删除原来的数据，因为如果new失败，会导致错误。

		string operator=(const string& s){if (_str != s._str){//delete[] _str;   // 这样写并不好，可能会new失败//_str = new char[s._capacity];//_size = s._size;//_capacity = s._capacity + 1;char* tmp = new char[s._capacity + 1];strcpy(tmp, s._str);_str = tmp;_size = s._size;_capacity = s._capacity + 1;}return *this;}

📕 迭代器

如下，迭代器的设计可以使用函数重载，分别是静态和非静态。反向迭代器设计较为复杂，这里先不做介绍。

		typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;const_iterator begin()const{return _str;}const_iterator end()const{return _str + _size;}iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}

与此同时，迭代器中的 begin 设计完成之后，就可以使用范围 for 。范围 for 这个语法糖，必须要在类里面实现 begin ，函数名不能有错，也不能出现大写。

for (auto ch : s2) {cout << ch << " ";}

📕 运算符重载

如下，对于直接使用方括号取值，可以重载，因为涉及到能改变和不能改变所取的值。

同时，对于比较运算符的重载，可以直接复用。
但是也要用 const 修饰成员函数，可以看 >= 重载的函数体内部和注释。

		char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);return _str[pos];}const char& operator[](size_t pos)const{assert(pos < _size);return _str[pos];}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) || (s == *this); // 如果不设为const，这样会报错，因为 s 调用 == ，静态成员调用非静态成员函数}bool operator<(const string& s)const{return !(*this >= s);}bool operator<=(const string& s)const{return !(*this > s);}

📕 尾插

首先，reserve 函数是将对象进行扩容，使其可以存储更多的数据，但是并不会更改原有的数据，所以其函数内部不涉及 _size 的修改。
pushback，尾插一个字符。
append，尾插字符串，先将一部分字符串后移，再插入。

当然了，我们更喜欢使用的是 += ，可以直接调用 pushback 和 append。

		void reserve(int n) // 扩容，不改变数据{char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}void pushback(char ch){if (_size + 1 > _capacity){reserve(_capacity*2);}_str[_size] = ch;_size++;_str[_size] = '\0';}void append(const char* str){int len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}strcpy(_str + _size, str);  // 如果使用strcat，这个函数需要自己去找 \0 ,比较浪费时间_size += len;}string& operator+=(const char ch){pushback(ch);return *this;}string& operator+=(const char* str){append(str);return *this;}

📕 insert() 、erase() 函数

insert 函数重载，在任意位置插入单个字符或者字符串。
需要注意的是，insert是通过下标来访问和插入的，同时，存储下标的数据类型是 size_t ，无符号整形，该类型数据不会有负数，当取到理论上的 -1 时，实际上时它所能存储的最大正整数。如下图。
所以在 insert() 函数的第一个 while 循环语句上面，size_t end = _size +1 ； 这样子的话，最后end 的位置就是在下标为 1 的地方，不会变成 ffff （十六进制）而导致死循环。
那么为什么不直接用 int 类型的数据呢？因为参数 pos 是 size_t （STL标准里面也是这样），end 和 pos 比较，会把 end 当成 size_t 的类型和 pos 比，这里旨在模拟 STL 实现 string，所以要尽可能地贴合标准库。

erase 函数是在任意的位置删除任意长度的字符。

string& insert(size_t pos, const char ch){assert(pos <= _size);if (_size + 1 > _capacity){reserve(_capacity * 2);}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);int len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}size_t end = _size+len;while (end > pos + len - 1){_str[end] = _str[end - len];--end;}strncpy(_str + pos, str, len);_size += len;return *this;}string& erase(size_t pos, size_t len = npos){assert(pos <= _size);// 要删除的内容大于等于pos之后的长度if (len == npos || pos + len >= _size) // 要判断 len == npos ，否则如果 pos+len 溢出就麻烦了{_str[pos] = '\0';_size = pos;}else  // 要删除的内容没有超过最后一个字符{strcpy(_str + pos, _str + pos + len);_size -= len;}return *this;}

📕 流插入、流提取

在流插入的时候，不可以直接 in>>ch; 要当成一个字符一个字符输入，因为 cin 会把空格和换行当作是字符串之间的分割符，不会将其当作一个完整的字符串，所以要使用 istream 类里面的 get 函数，该函数可以拿到空格和换行，不会将其当作间隔处理 。

此外，如果输入字符串过长，每一次都 += ，可能会需要频繁扩容，空间消耗比较大，所以可以设计一个缓冲区，存储满之后将缓冲区里面的数据放到 s 里面。当然，while 循环结束后也要判断缓冲区是否为空，因为可能最后一次没有将缓冲区填满，而导致没有将最后一段字符串放到 s 里面。

istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear(); // 要输入之前先清空char ch = in.get();   char buff[128];       // 缓冲区int i = 0;while (ch != ' ' && ch != '\n'){buff[i++] = ch;if (i == 127)   // 满了，最后一个位置放 \0 ，然后将缓冲区的数据放到s里面{buff[127] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();  }if (i)  // 缓冲区还有数据没有存到s里面的情况{buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}ostream& operator<<(ostream& out, const string& s){// 自己写了迭代器，就可以使用范围 for 了，可以不用友元函数for (auto ch : s){out << ch;}return out;}

👉源代码👈

如下，是 string 类的源代码，将它放到一个命名空间里面，为了防止和标准库里面的某些名字冲突。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#pragma once
#include
#include
#includenamespace simulate
{class string{public:typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;const_iterator begin()const{return _str;}const_iterator end()const{return _str + _size;}iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}// string(const char* s = nullptr) 是不可以的，传参 '\0' 也不可以。因为cout对于char*类型的，是一直读到 \0 为止string(const char* s = ""):_size(strlen(s))    // 如果同时初始化_capacity，会导致按照申明的顺序初始化，顺序改动会造成随机值{_capacity = _size == 0 ? 3 : _size + 1;_str = new char[_capacity+1];strcpy(_str, s);}string(const string& s):_size(s._size), _capacity(s._capacity){_str = new char[_capacity + 1];strcpy(s._str, _str);}string operator=(const string& s){if (_str != s._str){char* tmp = new char[s._capacity + 1];strcpy(tmp, s._str);_str = tmp;_size = s._size;_capacity = s._capacity + 1;}return *this;}char* c_str()const{return _str;}char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);return _str[pos];}const char& operator[](size_t pos)const{assert(pos < _size);return _str[pos];}int size()const{return _size;}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) || (s == *this); // 如果不设为const，这样会报错，因为 s 调用 == ，静态成员调用非静态成员函数}bool operator<(const string& s)const{return !(*this >= s);}bool operator<=(const string& s)const{return !(*this > s);}void resize(size_t n,char ch='\0'){// 删除数据，保留前n个if (n < _size){_size = n;_str[_size] = '\0';}else if (n > _size)  // 不用考虑 n = _size 的情况，因为这种情况不需要改变任何值{if (n > _capacity){reserve(n);}size_t i = _size;while (i < n){_str[i] = ch;i++;}_size = n;_str[_size] = '\0';}}void reserve(size_t n) // 扩容，不改变数据{char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}void pushback(char ch){if (_size + 1 > _capacity){reserve(_capacity*2);}_str[_size] = ch;_size++;_str[_size] = '\0';}void append(const char* str){int len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}strcpy(_str + _size, str);  // 如果使用strcat，这个函数需要自己去找 \0 ,比较浪费时间_size += len;}string& operator+=(const char ch){pushback(ch);return *this;}string& operator+=(const char* str){append(str);return *this;}string& insert(size_t pos, const char ch){assert(pos <= _size);if (_size + 1 > _capacity){reserve(_capacity * 2);}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);int len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}size_t end = _size+len;while (end > pos + len - 1){_str[end] = _str[end - len];--end;}strncpy(_str + pos, str, len);_size += len;return *this;}string& erase(size_t pos, size_t len = npos){assert(pos <= _size);// 要删除的内容大于等于pos之后的长度if (len == npos || pos + len >= _size) // 要判断 len == npos ，否则如果 pos+len 溢出就麻烦了{_str[pos] = '\0';_size = pos;}else  // 要删除的内容没有超过最后一个字符{strcpy(_str + pos, _str + pos + len);_size -= len;}return *this;}void swap(string& s){std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}size_t find(const char ch,size_t pos=0){assert(pos <= _size);for (int i = pos; i < _size; i++){if (_str[ch] = i) return i;}return npos;}size_t find(const char* str, size_t pos = 0){assert(pos < _size);char* p = strstr(_str, str);if (p == nullptr){return npos;}return p - _str;}void clear(){_str[0] = '\0';_size = 0;}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = 0;_capacity = 0;}private:char* _str;int _size;      // 目前的长度，不包括 \0int _capacity;  // 最大容量，不包括最后一个 \0static const size_t npos; };const size_t string::npos = -1;istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear(); // 要输入之前先清空char ch = in.get();   char buff[128];       // 防止频繁扩容，缓冲区int i = 0;while (ch != ' ' && ch != '\n'){buff[i++] = ch;if (i == 127)   // 满了，最后一个位置放 \0 ，然后将缓冲区的数据放到s里面{buff[127] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get(); }if (i)  // 缓冲区还有数据没有存到s里面的情况{buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}ostream& operator<<(ostream& out, const string& s){// 自己写了迭代器，就可以使用范围 for 了，可以不用友元函数for (auto ch : s){out << ch;}return out;}}