String的增删查【C++】
前言
从这里开始可以算是进入了STL的学习中。
由于前面摸鱼摸得太狠了，国庆将会进行疯狂的补习。
这次就先带来string的实现。
这篇博客的本心主要是为了带大家了解string的底层逻辑
并不是对string的完美模拟实现
所以这里就打算挑几个比较常用的进行实现
string的增删查改
想要进行string的功能实现
首先就应该对string的类结构进行了解。
string在使用的过程中有点类似于动态的字符数组
能对字符串进行删除和增加数据。
说起动态的数组实现，我们应该能自然的想到顺序表。
能进行扩容和计数，在内存上也是连续存储，符合数组的存储方式。
所以以顺序表为原型
cpp
namespace my_str
{
class string
{
public:
private:
size_t _size;
size_t _capacity;
char* _str;
};
}构造与析构
设计好结构后，就可以进行功能的实现了
首先肯定是构造和析构了
构造string(const char* str = "")
当我们平常使用string时
大部分人可能都是这样去进行构造的把（这里就先不考虑流提取）
string s1("asd");
就是用常量字符串对string进行初始化。
那这样我们就可以写出构造函数的声明形式了。
string(const char* str = "")
给个缺省值，这样同时还能实现无参数的初始化。
string s1;
然后我们就能进行实现了。
cpp
string(const char* str = "")
//初始化列表
:_size(strlen(str))//用常量字符串的长度进行赋值
, _capacity(_size)//用常量字符串的长度进行赋值
, _str(new char[_size + 1])//new一个新的char数组
{
strcpy(_str, str);//将常量字符串的值拷贝给char数组中完成初始化。
}这其实和顺序表的初始化顺序大差不差
就是多了一个strcpy对char数组初始化
赋值构造string(const string& s1)
复制构造也和顺序表一样。
不能用浅拷贝，而是要用深拷贝，因为向栈区申请了新的空间。
cpp
string(const string& s1)
{
_capacity = s1._capacity;
_str = new char[_capacity + 1];//申请新的空间
_size = s1._size;
strcpy(_str, s1._str);
}赋值重载
string& operator=(string& s1)
按照常规来说，实现的方法
1.创建一个一样大的空间
2.拷贝数组内容
3.复制_size,_capacity
4.删除原空间
但是这里带来个更好的方法
在std中，自带了一个深度拷贝的交换函数。
所以我们可以用赋值对象构造新的一个对象。
然后用新对象赋值给老对象
cpp
string& operator=(string& s1)
{
if (this != &s1)
{
string tmp(s1);
std::swap(_str, tmp._str);
std::swap(_size, tmp._size);
std::swap(_capacity, tmp._capacity);
}
return *this;
}这样可以说是更加方便。
析构函数
析构函数也和顺序表一样，没有啥特别的难度。
cpp
~string()
{
_size = 0;
_capacity = 0;
delete[] _str;
_str = NULL;
}增
讲完了构造和析构
终于到了功能的实现。
reserve
当然在讲增加之前
最重要的扩容可不能落下了。
可以说扩容是表动态的前提。
这里讲一下扩容的思路
向堆区申请一块新的空间
然后将原数组的内容进行拷贝 。
再将原数组进行释放就可以了。
cpp
void reserve(size_t n//需要多少空间)//扩容
{
if (n > _capacity)//判断新开辟的空间是否大于原空间
{
char* new_ptr = new char[n + 1];//申请新空间
strcpy(new_ptr, _str);//拷贝内容
delete[] _str;//释放原数组
_str = new_ptr;
_capacity = n;
}
}push_back
接下来就到了激动人心的尾插环节了。
这个就是基本思路了。
比顺序表多了个\0
所以对\0进行考虑
cpp
void push_back(char a)// 二倍扩容
{
if (_capacity == _size)
{
reserve(_capacity * 2);
}
_str[_size] = a;//赋上需要的值
_size++;
_str[_size] = '\0';//补上\0
}append
append功能就是进行字符串的尾插。
比如
cpp
my_str::string s1("asd");
s1.append("asd");就是对s1字符串的尾部插入asd
类似于push_back的实现方法 ，但是两个字符串相接有一个好处：
就是不用考虑最后的''\0''
只需要把前一个字符串的尾部的零覆盖掉就行了
cpp
void append(const char* a="")//扩到新字节+_size
{
size_t len = strlen(a);//提取要插入的字符串长度
if (len + _size > _capacity)//进行扩容判断
{
reserve(_size + len);
}
strcpy(_str + _size, a);//进行覆盖
_size += len;//++size
}+=
+=可以说是append和push_back的集大成者。
但这也说明了+=可以通过append和push_back进行实现。
cpp
string& operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}
string& operator+=(const char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
string& operator+=(const string& str)
{
append(str);
return *this;
}这实现的也是十分方便
insert
insert就是选定位置进行插入
这里我们向实现这个功能的话，可以用这个思路。
先是最基本的检查是否扩容
将插入位置后的字符进行后移
cpp
void insert(size_t pos, const char* s)
{
assert(pos <= _size);//防止插入位子大于字符串长度
size_t n = strlen(s);//记录插入字符串的长度
if (n + _size > _capacity)//进行扩容检查
{
reserve(n + _size);
}
size_t end = size();
while (pos <= end)//将字符串进行后移
{
_str[end + n] = _str[end];
end--;
}
_size += n;//扩展size
for (int i = 0; i < n; i++)//将插入字符串拷贝至位置处
{
_str[pos + i] = s[i];
}
}这上面算是完成实现了
但其实这里还有个隐藏bug。
cpp
size_t pos;
size_t end;
while (pos <= end)当要插入的位置为0时
也就是说 pos=0，
再看看end和pos的类型
都是size_t的类型
试想一下，当end不停自减，当end为0，下一次就要变成-1，跳出循环的时候。
就会发现程序还在继续运行
这是因为end为size_t类型，所以不会变为-1。
这个时候就需要用到npos这个成员变量了
cpp
namespace my_str
{
class string
{
public:
private:
size_t _size;
size_t _capacity;
char* _str;
const static size_t npos = -1;//添加了一个npos静态变量
};
}STL中的string同时也是这样实现的。
接下来只要把判断条件稍微加一下就行了
while (pos <= end && end != npos)
这样就会发现可以正常运行了
最后代码
cpp
void insert(size_t pos, const char* s)
{
assert(pos <= _size);
size_t n = strlen(s);
if (n + _size > _capacity)
{
reserve(n + _size);
}
size_t end = size();
while (pos <= end && end != npos)
{
_str[end + n] = _str[end];
end--;
}
_size += n;
for (int i = 0; i < n; i++)
{
_str[pos + i] = s[i];
}
}删
相比于查有着如此多的成员函数，剩下的就比较少了
erase
删除的话有两种情况
当要删除的量大于剩下量或者没有输入需要删除的量
将删除位置之后的所有量全都删除。
那再删除位置，简简单单加个'\0'不就ok了
当要删除的量小于剩下字符量
则需要进行删除位置的控制，就是说不能随便添加'\0'。
需要同时保留删除后面的数据
实现方法和上面的插入很像，就是将后面的不停向前插入，来达到删除的效果
cpp
void erase(size_t pos, size_t len = npos//判断是否给了删除长度)
{
if (len == npos || len + pos >= _size)//需要删除的长度大于剩下的字符
{
_str[pos] = '\0';//直接添加'\0'即可
_size = pos;
}
else//需要删除的量小于剩下的量
{
int n = 0;
while ((_str + pos + len + n) != end())//控制删除的量
{
//讲后面的不停前移
_str[pos + n] = _str[pos + len + n];
n++;
}
_size -= len;
}
}查
查找就十分简单了，在以前的C中就有自带的查找函数------strstr
cpp
size_t find(const char* str, size_t pos = 0//从什么位置开始查找)
{
assert(pos <= _size);
const char* ptr = strstr(_str + pos, str);//调用函数进行查找
if (ptr)//判断是否有结果
{
return ptr - _str;
}
else
return npos;
}直接使用即可
迭代器
由于以前没有给迭代器出过博客，这里就小小讲一下
迭代器可以理解为STL中的指针
因为成员变量中的指针一般都是私有成员
无法达到数据在各个容器中互通。
但是迭代器可以
cpp
vector<char> v1;
string s1("asdasdasdasd");
string::iterator it = s1.begin();
while(it!=s1.end())
{
v1.push_back(*it);
it++;
}这里就用迭代器将string中的每一个丢进了vctor中。
这里通过迭代器使两个不同类产生互动。
这个我们在string中也要实现。
cpp
typedef char* iterator;
typedef const char* const_iterator;在命名域内通过强转类型，将char *转为iterator。
所以不要看起来觉得它非常高大上，但其实就强转一下的事。
剩下的就很简单了
cpp
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
const_iterator begin()const
{
return _str;
}
const_iterator end()const
{
return _str + _size;
}
直接return对应的地址就行了
范围for
还记得之前的语法糖吗
cpp
string s1;
for(auto i:s1)
{
} 其实它的底层就是迭代器实现的。
当你完成迭代器的时候就能发现范围for也能使用了
流插入流提取
流插入没啥特别的难度，所以这里就直接实现了。
流插入
cpp
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const string& s1)
{
for (auto i : s1)
{
cout << i;
}
return out;
}流提取
流提取按照以前我们的惯性思维来说
应该是用这样的方式进行实现的。
cpp
std::istream& operator>>(std::istream& in, my_str::string& s1)
{
char ch;
cin >> ch;
while (ch != ' ' && ch != '\n')//遇到空格和换行停止
{
s1 += ch;
cin >> ch;
}
return in;
}但是进行运行测试的时候
会发现程序在函数体内无限循环，无法停止了。
原因就是在C++中默认空格和分行就是用来进行隔断输入内容的。
所以用cin无法进行读取
这里就需要用到in自带的一个函数：
in.get()
cpp
std::istream& operator>>(std::istream& in, my_str::string& s1)
{
char ch;
ch=in.get();
while (ch != ' ' && ch != '\n')//遇到空格和换行停止
{
s1 += ch;
ch=in.get();
}
return in;
}这样的话基本功能是实现了，但是还有几个问题在：
1.多次引用+=，申请空间，严重影响效率
我们知道+=的实现引用了reverse，但是reverse进行扩容的时候需要进行拷贝和申请空间并且销毁原空间，多次引用会严重影响效率。
2.如果在前面添加了空格和换行之类的，就不能进行提取了。
首先是第一个问题，我们可以自己申请一个数组，然后将提取出来的内容放进数组里面，最后将数组赋值给对象。
cpp
std::istream& operator>>(std::istream& in, my_str::string& s1)
{
s1.clear();
char buff[128];
char ch = in.get();
int i = 0;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i == 127)//判断数组是否满
{
buff[i] = '\0';//添加\0
s1 += buff;//添加至数组
i = 0;
}
ch = in.get();
}
if (i != 0)//检查数组是否满了
{
buff[i] = '\0';'尾部添上'\0'
s1 += buff;
}
return in;
}
}接下来就是第二个问题。
cpp
while (ch==' '||ch=='\n')
{
ch = in.get();
}直接在前面添加一个循环用来专门提取空格和换行就可。
最后代码
cpp
std::istream& operator>>(std::istream& in, my_str::string& s1)
{
s1.clear();
char buff[128];
char ch = in.get();
while (ch==' '||ch=='\n')
{
ch = in.get();
}
int i = 0;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i == 127)
{
buff[i] = '\0';
s1 += buff;
i = 0;
}
ch = in.get();
}
if (i != 0)
{
buff[i] = '\0';
s1 += buff;
}
return in;
}
}