C++--string的模拟实现

一,引言

string的模拟实现是只对string对象中给的主要功能经行模拟实现，其目的是加强对string的底层了解，以便于在以后的学习或者工作中更加熟练的使用string。本文中的代码仅供参考并不唯一。

二,默认成员函数

string主要有三个成员变量，字符串指针--用于存放数据，size--记录有效数据，capacity--记录内存的大小。

1，构造函数

负责对成员变量进行初始化操作，当不传参数时，顺序表中只有\0用于表示顺序表的结束。当传入参数时，将传入的参数存入string对象中。具体实现如下：

cpp 复制代码

string( const char* str = "")
{
	_str = new char[strlen(str) + 1];
	_size = strlen(str);
	_capacity = strlen(str);
	strcpy(_str, str);
}

在进行开辟空间时多开了一个字节的空间，该字节的空间负责存放\0。

分别是无参调用，和带参调用。

2,拷贝构造函数

负责实现对象的深拷贝。为构造函数的一种。具体实现如下：

cpp 复制代码

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

初始化逻辑与实现原理基本相同。strcpy函数用于字符串复制，包含两个参数：第一个参数是目标地址，第二个参数是源地址。该函数会将源地址处直到'\0'结束符的所有字符（包括'\0'）复制到目标地址所在位置。

将s1是由s2拷贝构造而来的。

3,析构函数

释放已开辟的内存空间并将指针置空，同时将相关参数清零，具体实现如下：

cpp 复制代码

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

s1被析构。

4,赋值重载

重载赋值运算符(=),将源对象内容完整复制到目标对象,实现对象间的深度赋值。

三,其他成员函数

1,c_str

返回string对象的字符数组成员的首地址。具体实现如下：

cpp 复制代码

char* c_str()
{
	return this->_str;
}

2,size

返回string对象中有效数据的个数。具体实现如下：

cpp 复制代码

size_t size()const
{
	return this->_size;
}

3,capacity

返回string对象中的容量不包括\0。具体实现如下：

cpp 复制代码

size_t capacity() const
{
	return this->_capacity;
}

4,[]运算符重载

实现string对象某个字符的修改。具体实现如下：

cpp 复制代码

char& operator[](size_t pos)
{
	assert(pos < _size);
	return _str[pos];
}

返回的是该位置的引用可以对该对象的值进行修改。

对s1的第一个位置进行修改。

5,clear

清空对象内容，并将大小重置为0。具体实现如下：

cpp 复制代码

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

6.reserve

当对象内存不足时，该函数负责执行扩容操作。具体实现如下：

cpp 复制代码

void string::reserve(size_t n)
{
	if (n > _capacity)
	{
		int com = _capacity == 0 ? n : _capacity * 2;
        if(com < n)
            {
                com = n;
            }
		char* ptr = new char[com + 1];
		strcpy(ptr, _str);
		delete[]_str;
		_str = ptr;
		ptr = nullptr;
		_capacity = com;

	}
}

当容量为零时，按需分配所需空间；若容量不为零，则比较当前需求与现有容量的两倍，取较大值以避免频繁扩容。注意，每次扩容时需额外预留一个字节用于存储字符串终止符'\0'。以下为测试用例演示：

cpp 复制代码

int main()
{
	Cao::string s2("fdasjl");
	cout << s2.capacity() << endl;
	s2.reserve(10);
	cout << s2.capacity() << endl;
	Cao::string s1;
	cout << s1.capacity() << endl;
	s1.reserve(10);
	cout << s1.capacity() << endl;
	return 0;
}

7,push_back

尾插单个字符。具体实现如下：

cpp 复制代码

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

先判断容量了，再进行插入。

8,append

尾插字符串。具体实现如下：

cpp 复制代码

void string::append(const char* str)
{
	if (_size + strlen(str) > _capacity)
	{
		reserve(_size + strlen(str));
	}
	strcpy(_str + _size, str);
	_size = _size + strlen(str);

}

先进行容量判断，之后插入。

9,insert

在指定位置插入字符串，具体实现如下：

cpp 复制代码

void string::insert(size_t pos, const char* str)
{
	if (_size + strlen(str) > _capacity)
	{
		reserve(_size + strlen(str));
	}
	strcpy(_str + pos + strlen(str), _str + pos);
	*this += str;
	_size += strlen(str);
}

先评估容量，再迁移数据腾出目标位置，最后插入字符串。

10,erase

指定位置，指定区域进行删除数据。具体实例如下：

cpp 复制代码

void string::erase(size_t pos, size_t len )
{
	assert(pos < _size);
	if (pos + len >= _size)
	{
		_str[pos] = '\0';
		_size = _size - pos;
	}
	else
	{
		strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
		_size = _size - len;
	}
}

分为两种情况，第一种指定长度之后还存在数据。第二种情况是，指定长度之后没有数据。

11,find

查找字符串，找到之后返回首个字符的下标。没有找到返回npos。具体实现如下：

cpp 复制代码

size_t string::find(const char* str, size_t pos )
{
	assert(pos < _size);
	{
		char* ptr = _str + pos;
		return  strstr(ptr, str) - _str ;
	}
}

四,总结

关于函数的具体功能，可以参考string这篇文章。在练习过程中，不必追求完美实现，重点在于理解string的底层代码逻辑及其使用方法。