【C++】string类模拟实现下篇(附完整源码）

1. resize

下面我们来实现一下resize():

resize可以扩容加初始化，我们可以自己指定要初始化的字符，不指定默认填\0。
这里我们实现时需要分几种情况：
第一种情况n < _size():

这里需要要删除数据，只保留前n个，直接把第n个位置置成\0就行了：

第二种情况是n>_size且n在_size和_capacity之间：

第三种情况是n > _capacity:

==这两种情况可以一起实现：

在这里当n > _capacity时reserve()函数会自己扩容

我们来测试一下：

2. 流插入<<和流提取>>重载

2.1 流插入<<重载

在之前的文章中我们提到，我们自己重载的如果想像正常cout打印那样，要把流插入<< 和 流提取>>重载到类外面，避免this指针抢占第一个参数。

注意：这里我们不能使用out<<c_str()打印，打印c_str返回的const char*的指针，它是遇到’\0’就停止。
而我们打印string对象是看对应的size 的，size是多大，就打印多少。

下面我们来测试一下：

2.2 流提取 <<

首先我们先来看一下这样写可不可以：

我们来测试一下：

这里是存在一定错误的。in遇到缓冲区里的空格或者换行的时候，它会认为这是你输入多个值的一个区分，会自动忽略掉它们，不会去提取，所以这里就读不到空格和换行，那循环就不会结束。

这里我们用get接口来解决：

get是istream类的一个成员函数，它一次读取一个字符，就可以提取到空格和换行。

我们再来测试一下：

但是如果遇到这种情况呢：

这里还存在一个问题，当string对象原来就有数据，需要把之前的清掉。这里我们实现一个clear接口。

再来测试一下：

这里还有最后一个问题：
如果我们输入一个特别长的字符串，那这个地方在不断+=字符的过程中可能会频繁扩容，那我们有没有什么办法可以解决一下呢？

这里开了一个数组，每次先把字符一个个放到数组中，满了的话就+=到s里（以字符串的形式），然后把i置成0，后面继续放数组里。这样做扩容就不会那么频繁了

我们再来测试一下：

3. 常见关系运算符重载

我们知道库里string重载了很多关系运算符：

这里我们重点实现几个常的。

首先我们来复现 <,我们先考虑使用strcmp来复现:

我们测试一下：

貌似这里没啥问题，那我们再看一种情况：

这里我在字符当中添加了“\0”程序出错了所以上述代码是有问题的。这里我们用memcpy去解决。

我们再来测试一下：

写好了一个对于其他的我们只要复现就好了：

4. 赋值重载

4.1浅拷贝的默认赋值重载

赋值重载作为类的6个默认成员函数之一，我们不写编译器也会默认生成。但是默认生成的赋值重载也是浅拷贝。
所以：
和拷贝构造一样，如果类中未涉及到资源管理，赋值运算符是否实现都可以；一旦涉及到资源管理则必须要自己实现。

4.2 深拷贝赋值重载实现

对于赋值重载是有几种情况的：

那这里分情况处理其实有点麻烦所以我们干脆不管哪种情况，我们都直接释放旧空间，然后开新空间拷贝数据：

下面我们来测试一下：

4.3 赋值重载现代写法

这里我们来用一种更加简单的方法实现：

什么意思呢？
举个例子：
这里我们借用拷贝构造拷贝s3,然后再借用swap函数交换s1和tmp。

这里还有更简单的写法：

==在这里tmp就是一个临时变量，然后调用swap交换。

5. 写时拷贝(了解）

写时拷贝就是一种拖延症，是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。
引用计数：用来记录资源使用者的个数。在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该资源，就给计数增加1；
当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象是资源的最后一个使用者，将该资源释放；否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源。

6.源码

6.1 string.h

#include <iostream>
using namespace std;
namespace w
{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 = ""):_str(new char[strlen(str)+1]),_size(strlen(str)),_capacity(strlen(str)){memcpy(_str, str, _size+1);}string(const string& s){_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;}void swap(string& s){std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}// 	string& operator=(const string& s)// {// 	if (this != &s)// 	{// 		char* tmp = new char[s._capacity + 1];// 		memcpy(tmp, s._str, s._size+1);// 		delete[] _str;// 		_str = tmp;// 		_size = s._size;// 		_capacity = s._capacity;// 	}// 	return *this;// }// 	string& operator=(const string& s)// {// 	if (this != &s)// 	{// 		string tmp(s);// 		std::swap(_str, tmp._str);// 	    std::swap(_size, tmp._size);// 	    std::swap(_capacity, tmp._capacity);// 	}// 	return *this;// }string& operator=(string tmp){swap(tmp);return *this;}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}const char* c_str() const{return _str;}size_t size() const{return _size;}char& operator[](size_t pos){assert(pos < _size);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];memcpy(tmp, _str, _size+1);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}void resize(size_t n, char ch = '\0'){if (n < _size){_size = n;_str[_size] = '\0';}else{reserve(n);for (size_t i = _size; i < n; i++){_str[i] = ch;}_size = n;_str[_size] = '\0';}}void push_back(char ch){if (_size == _capacity){// 2倍扩容reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}_str[_size] = ch;++_size;_str[_size] = '\0';}void append(const char* str){size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){// 至少扩容到_size + lenreserve(_size+len);}memcpy(_str + _size, str, len+1);_size += len;}string& operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}string& operator+=(const char* str){append(str);return *this;}void insert(size_t pos, size_t n, char ch){assert(pos <= _size);if (_size +n > _capacity){// 至少扩容到_size + lenreserve(_size + n);}// 添加注释最好size_t end = _size;while (end >= pos && end != npos){_str[end + n] = _str[end];--end;}for (size_t i = 0; i < n; i++){_str[pos + i] = ch;}_size += n;}void insert(size_t pos, const char* str){assert(pos <= _size);size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){// 至少扩容到_size + lenreserve(_size + len);}// 添加注释最好size_t end = _size;while (end >= pos && end != npos){_str[end + len] = _str[end];--end;}for (size_t i = 0; i < len; i++){_str[pos + i] = str[i];}_size += len;}string& erase(size_t pos, size_t len = npos){assert(pos <= _size);if (len == npos || pos + len >= _size){_str[pos] = '\0';_size = pos;_str[_size] = '\0';}else{size_t end = pos + len;while (end <= _size){_str[pos++] = _str[end++];}_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);const char* ptr = strstr(_str + pos, str);if (ptr){return ptr - _str;}else{return npos;}}string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos){assert(pos < _size);size_t n = len;if (len == npos || pos + len > _size){n = _size - pos;}string tmp;tmp.reserve(n);for (size_t i = pos; i < pos + n; i++){tmp += _str[i];}return tmp;}void clear(){_str[0] = '\0';_size = 0;}bool operator<(const string& s) const{int ret = memcmp(_str, s._str, _size < s._size ? _size : s._size);return ret == 0 ? _size < s._size : ret < 0;}bool operator==(const string& s) const{return _size == s._size && memcmp(_str, s._str, _size) == 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;public:const static size_t npos;};const size_t string::npos = -1;ostream& operator<<(ostream& out, const string& s){for (auto ch : s){out << ch;}return out;}istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();char ch = in.get();while (ch == ' ' || ch == '\n'){ch = in.get();}char buff[128];int i = 0;while (ch != ' ' && ch != '\n'){buff[i++] = ch;if (i == 127){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();}if (i != 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}
} 

6.2 test.cpp

#include "Mystring.h"void test_string1()
{w ::string s1("hello world");cout << s1.c_str() << endl;for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){cout << s1[i] << " ";}cout << endl;w ::string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout <<endl;for (auto ch : s1){cout << ch <<" ";}cout <<endl;
}void test_string2()
{w::string s1("hello world");cout << s1.c_str() << endl;s1.push_back(' ');s1.push_back('#');s1.append("hello");cout << s1.c_str() << endl;w::string s2("hello world");cout << s2.c_str() << endl;s2 += ' ';s2 += '#';s2 += "hello code";cout << s2.c_str() << endl;}void test_string3()
{w::string s1("helloworld");cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(5, 3, '#');cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(0, 3, '#');cout << s1.c_str() << endl;w::string s2("helloworld");s2.insert(5, "%%%%%");cout << s2.c_str() << endl;}void test_string4()
{w::string s1("helloworld");cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(5, 3);cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(5, 30);cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(2);cout << s1.c_str() << endl;
}void test_string5()
{w::string s1("helloworld");cout << s1.find('w',2) << endl;}void test_string6()
{w::string s1("hello world");w::string s2(s1);cout << s1.c_str() << endl;cout << s2.c_str() << endl;}void test_string7()
{w::string s("hello world");s.resize(8);cout << s.c_str() << endl;cout << s << endl;s.resize(13, 'x');cout << s.c_str() << endl;cout << s << endl;s.resize(20, 'y');cout << s.c_str() << endl;cout << s << endl;}void test_string8()
{w::string s("hello world");cin >> s;cout << s << endl;
}void test_string9()
{//string s1("bb");//string s2("aaa");//cout << (s1 < s2) << endl;w::string s1("hello");s1 += '\0';s1 += "1";w::string s2("hello");s2 += '\0';s2 += "2";cout << (s1 < s2) << endl;}void test_string10()
{w::string s1("hello");w::string s2(s1);cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;w::string s3("xxxxxxxxxxxxx");s1 = s3;cout << s1 << endl;cout << s3 << endl;
}int main()
{test_string10();return 0;
}