C++初阶：适合新手的手撕string类（模拟实现string类）

上次讲了常用的接口：C++初阶：初识STL、String类接口详细讲解（万字解析）
今天就来进行模拟实现啦

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先看一下大概有哪些部分：

1.基本结构与文件规划

• string.h头文件：包含类的全部(函数的声明与定义)
• test.cpp源文件：进行调用test函数，测试和完善功能

基本结构：

namespace MyString
{class string{public://各种函数private:int _size;//有效字符的数量int _capacity;//开的空间大小char* _str;//没有设计成模版，就直接用char数组了};
}

2.构造函数（constructor)

2.1构造函数

2.1.1无参有参分开

		string()//空参的{_size = 0;_capacity = 0;_str = new char[1];_str[0] = '\0';}string(const char* str){_size = strlen(str);_capacity = _size;_str = new char[_size + 1];//加一是给 \0strcpy(_str, str);}

2.1.2利用缺省参数合起来

		string(const char* str="")//不是" "{_size = strlen(str);_capacity = _size;_str = new char[_size + 1];//加一是给 \0strcpy(_str, str);}

2.2拷贝构造

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

2.3模拟c_str()函数

目前还没有进行流插入和流提取的重构，只能利用这个来输出string里的内容

const char* c_str()const
{return _str;
}

利用test1函数来看是否正确：

相同的命名空间会进行合并的

namespace MyString
{void test1(){string s1;cout << s1.c_str() << endl;string s2("abc");cout << s2.c_str() << endl;string s3(s2);cout << s3.c_str() << endl;}
}int main()
{MyString::test1();return 0;
}

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3.析构函数（destructor）

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

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4.operator=

		string& operator=(const string& s)//创建好新的空间（复制跟赋值）。再清理旧空间指向新的{char* tmp = new char[s._capacity+1];//创建好新空间strcpy(tmp, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;//复制跟赋值delete[] _str;_str = tmp;//清理，指向新的return *this;}

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5.迭代器（iterator）

		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;}

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#6.capacity

6.1size()与capacity()

		size_t size()const{return _size;}size_t capacity()const{return _capacity;}

6.2 reserve()函数

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

namespace MyString
{void test2(){string s1;cout << s1.size() << endl;string s2("abc");cout << s2.size() << endl;string s3;s3 = s2;cout << s3.size() << endl;cout << s3.capacity() << endl;}
}int main()
{MyString::test2();return 0;
}

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7. modify

7.1push_back()、append()和operator+=

		void push_back(char c){if (_size == _capacity){int newCapacity = _capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity;//有可能是空参构造reserve(newCapacity);}_str[_size++] = c;_str[_size] = '\0';}void append(const char* str){int len = strlen(str);if (len + _size > _capacity){reserve(len + _size);}strcpy(_str + _size, str);_size += len;}string& operator+=(char c){push_back(c);return *this;}string& operator+=(const char* str){append(str);return *this;}

这里其实大家也能看到，二者一个用于字符的添加，一个用于字符串的添加。

其实就可以一个写成另外一个的重载

7.2clear()和swap()

		void clear(){_size = 0;_str[0] = '\0';}void swap(string& s){std::swap(*this, s);//使用库里的swap}

对于swap，我们可以去使用库里面的，加上std：：就行了

namespace MyString
{void test3(){string s1("abc");cout << s1.c_str() << endl;s1 += 'a';cout << s1.c_str() << endl;s1 += "xxx";cout << s1.c_str() << endl;}
}int main()
{MyString::test3();return 0;
}

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8.access（operator[]）

		char& operator[](size_t index){return _str[index];}const char& operator[](size_t index)const{return _str[index];}

一个用于非常量，一个用于常量

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9.npos

namespace MyString
{class string{public://各种函数private:int _size;//有效字符的数量int _capacity;//开的空间大小char* _str;//没有设计成模版，就直接用char数组了static size_t npos;};size_t string::npos = -1;
}

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10.find()函数

		// 返回c在string中第一次出现的位置size_t find(char c, size_t pos = 0) const//默认从0开始找{for (int i = 0; i < _size; i++){if (_str[i] == c){return i;}}return npos;}// 返回子串s在string中第一次出现的位置size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const{char* ret = strstr(_str, s);//返回第一次出现的位置if (ret == nullptr)//没找到{return npos;}return ret - _str ;}

namespace MyString
{void test4(){string s1("abc");cout << s1.find('a') << endl;cout << s1.find("bc");}
}int main()
{MyString::test4();return 0;
}

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11.insert()和erase()

		// 在pos位置上插入字符c/字符串str，并返回该字符的位置string& insert(size_t pos, char c){if (_size = _capacity)//先看空间够不够{int newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity;reserve(newcapacity);}//先向后移一格int end = _size;// \0也往后while (end >= (int)pos)//pos一般为size_t类型，此时，end会整型提升（有符号整数类型会被提升为无符号整数类型。）{_str[end + 1] = _str[end];end--;}_str[pos] = c;_size++;return *this;}string& insert(size_t pos, const char* str){int len = strlen(str);if (_size +len>= _capacity){reserve(_size + len);}//先向后移len个格int end = _size;// \0也往后while (end >= (int)pos){_str[end + len] = _str[end];end--;}strncpy(_str + pos, str,len);_size += len;return *this;}// 删除pos位置上的元素，并返回该元素的下一个位置string& erase(size_t pos, size_t len= npos){if (len == npos || len + pos >= _size){_str[pos] = '\0';_size = pos;}else{int start = pos;while (_size - start - len+1 > 0){_str[start] = _str[start + len];start++;}}return *this;}

测试：

namespace MyString
{void test5(){string s1("abc");cout << s1.c_str() << endl;int pos = s1.find("bc");s1.insert(pos, "xxx");cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(pos,2);cout << s1.c_str() << endl;}
}int main()
{MyString::test5();return 0;
}

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#12.substr()函数

		string substr(size_t pos, size_t len = npos){int end = pos + len;//end作为结束位置if (len == npos || pos + len >= _size){end = _size;//当这两种情况，结束位置就是最后\0了}//开始pos到end赋值到新的一个空间，再返回string s;reserve(end - pos);for (int i = pos; i < end; i++){s += _str[i];}return s;}

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13.operator<<和operator>>

	ostream& operator<<(ostream& out, string& s)//不需要放在类内，不需要是友元{for (auto e : s){out << e;}return out;}istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();char ch = in.get();//使用cin拿不到空格和换行，二者其实还是字符，就用这个getwhile (ch != ' ' && ch != '\n'){s += ch;ch = in.get();}return in;}

测试：

namespace MyString
{void test6(){string s1;cin >> s1;cout << s1 << endl;int pos = s1.find('b');string s2 = s1.substr(pos, 2);cout << s2 << endl;}
}int main()
{MyString::test6();return 0;
}

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好啦，今天就到这里啦，感谢大家支持！！！