string类模拟实现——C++

一、构造与析构

1.构造函数

构造函数需要尽可能将成员在初始化列表中初始化，string类的成员这里自定义的和顺序表相似，有_str , _size , _capacity , 以及一个静态成员 npos ，构造函数这里实现两种，一种是传参为常量字符串的，一种是不进行传参直接实例化的，这里可以使用缺省参数。

		string(const char* str = ""):_size(strlen(str)){assert(str);_capacity = _size == 0 ? 3 : _size;//一开始时开多几个空间，避免后续一些越界问题_str = new char[_capacity+1];//给多一个位置存放‘\0’strcpy(_str,str);}

2.拷贝构造

拷贝构造得注意参数给的时候，要用引用传参，不然会无限递归

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

3.析构函数

正常用delete释放空间，参数置空即可

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

二、迭代器

1.正向迭代器

这里由于底层是顺序表，因此迭代器的实现可以直接用指针，需要注意的是，在使用迭代器时，有时候需要用到const修饰，因此两种都要实现，构成函数重载

        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;}

2.反向迭代器

反向迭代器的实现还没学，暂时先空着...

三、基本参数返回

关于成员变量，我们需要提供一些接口去给用户合理的访问部分参数

		const char* c_str()const{return _str;}size_t size()const{return _size;}size_t capacity()const{return _capacity;}

四、增删查改

1.增加字符

关于增加字符，这里模拟实现几个基本的接口

（1）reserve

在模拟实现增加字符前，要先考虑扩容的问题，可以先实现reserve，后续对其进行复用扩容

		void reserve(size_t n)//扩容{if(n > _capacity){char* tmp = new char[n+1];strcpy(tmp,_str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}

（2）push_back

		void push_back(char ch){if(_size + 1 > _capacity){reserve(_capacity*2);}_str[_size] = ch;_size++;_str[_size] = '\0';}

（3）append

		void append(const char* s){size_t len = strlen(s);if(_size + len > _capacity){reserve(_size+len);}strcpy(_str+_size,s);_size += len;}

（4）resize

resize改变size的大小，当size改变后比原有的capacity大时，会进行扩容，但不会进行缩容，resize除了改变大小，还会在其余的空间里填上指定字符，要是不给定字符则默认为‘\0’

		void resize(size_t n,char ch = '\0'){if(n > _size){reserve(n);while(_size < n){_str[_size++] = ch;}_str[_size] = '\0';}else{_size = n;_str[_size] = '\0';}}

（5）insert

从指定位置pos插入字符或者字符串，这里需要构成函数重载，思路是用一个end，从后往前的将数据依次往后挪（不要漏掉‘\0’）然后空出来的位置再进行插入，在插入字符串时，挪动数据那一块的判断相对复杂，需要画图去对边界条件进行判断，需要注意的是，end的类型要定义成size_t，为了避免整形提升，还需要注意end<0时，不会变成-1，所以需要避免让end小于0的情况，也就是头插的情况，需要额外加判断或者采用从前面往后搬数据，end指向后面

		void insert(size_t pos,char ch){assert(pos < _size);size_t end = _size+1;if(_size + 1 > _capacity){reserve(_capacity*2);}while(end < pos){_str[end] = _str[end-1];end--;}_str[pos] = ch;_size++;}

		void insert(size_t pos,const char* s){assert(pos < _size);size_t len = strlen(s);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,s,len);_size+=len;}

2.删除字符

（1）erase

npos=-1，但npos是无符号整形，因此是整形的最大值，函数功能是从指定位置往后删指定长度的数据，若是不给长度，则默认全删了，删到‘\0’停下。

		void erase(size_t pos,size_t len = npos){assert(pos < _size);size_t end = pos;size_t count = 0;while(end < _size && len){end++;len--;count++;}while(end <= _size){_str[pos++] = _str[end++];}_size -= count;}

（2）clear

清除所有数据

		void clear(){_size = 0;_str[_size] = '\0';}

3.查找字符

（1）find

查找函数这里模拟实现一个接口，要支持查找字符或者字符串，返回相对应的下标，需要构成函数重载

查找字符

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

查找字符串

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

4.修改字符

修改操作可以通过删除添加实现，实际价值不大，因此没有专门的接口实现，这里实现一个常用的交换操作，比起库里面直接使用的swap，这里省去了拷贝构造的过程，效率上会高很多

（1）swap

		void swap(string& s){std::swap(_str,s._str);std::swap(_size,s._size);std::swap(_capacity,s._capacity);}

五、运算符重载

1.常用运算符

		char& operator[](size_t pos)const{assert(pos < _size);return _str[pos];}string& operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}string& operator+=(const char* s){append(s);return *this;}string& operator=(const string& s){if(this != &s){char* tmp = new char[s._capacity+1];strcpy(tmp,s._str);delete[] _str;_str = tmp;_size = s._size;_capacity = s._capacity;}return *this;}

2.比较运算符

		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);}

3.流重载

（1）输出重载

	ostream& operator<<(ostream& out,const string& s){for(size_t i = 0;i<s.size();i++){out << s[i];}return out;}

（2）输入重载

输入重载需要注意，字符串的截取，如果直接用in截取，则无法截取到空格和回车，因此用借用in的内部接口get()，而且为了避免多次扩容减低效率，可以先开一个字符串数组，将每次在缓存区内获取的字符存到字符串数组中，当字符串满了或者是获取完字符后，再一次性输入到string变量中

	istream& operator>>(istream& in,string& s){s.clear();char ch = in.get();char tmp[100];size_t i = 0;while(ch !=' ' && ch !='\n'){if(i<100){tmp[i++] = ch;ch = in.get();tmp[i] = '\0';}else{s+=tmp;i = 0;}}if(i != 0){s+=tmp;}return in;}

总结：

本篇模拟实现了string的部分常用的基本接口，从原理上去学习了string类的相关知识