文章目录
- string的模拟实现
string的模拟实现
1.1 经典的string类问题
上面已经对string类进行了简单的介绍，大家只要能够正常使用即可。在面试中，面试官总喜欢让 学生自己来模拟实现string类，最主要是实现string类的构造、拷贝构造、赋值运算符重载以及析 构函数。大家看下以下string类的实现是否有问题？
cpp
// 为了和标准库区分，此处使用String
class String
{
public:
/*String()
:_str(new char[1])
{*_str = '\0';}
*/
//String(const char* str = "\0") 错误示范
//String(const char* str = nullptr) 错误示范
String(const char* str = "")
{
// 构造String类对象时，如果传递nullptr指针，可以认为程序非
if (nullptr == str)
{
assert(false);
return;
}
_str = new char[strlen(str) + 1];
strcpy(_str, str);
}
~String()
{
if (_str)
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
}
}
private:
char* _str;
};
// 测试
void TestString()
{
String s1("hello bit!!!");
String s2(s1);
}
说明：上述String类没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载，此时编译器会合成默认 的，当用s1构造s2时，编译器会调用默认的拷贝构造。最终导致的问题是，s1、s2共用同一块内 存空间，在释放时同一块空间被释放多次而引起程序崩溃，这种拷贝方式，称为浅拷贝。
1.2 浅拷贝
浅拷贝 ：也称位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来 。如果对象中管理资源，最后就会导致 多个对象共享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该 资源已经被释放，以为还有效，所以当继续对资源进项操作时，就会发生发生了访问违规。
就像一个家庭中有两个孩子，但父母只买了一份玩具，两个孩子愿意一块玩，则万事大吉，万一 不想分享就你争我夺，玩具损坏。
可以采用深拷贝解决浅拷贝问题，即：每个对象都有一份独立的资源，不要和其他对象共享。父 母给每个孩子都买一份玩具，各自玩各自的就不会有问题了。
1.3 深拷贝
如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给
出。一般情况都是按照深拷贝方式提供。
模拟实现
构造函数的模拟实现
cpp
//传统写法
/*string(const string& s)
{
_str = new char[s._capacity + 1];
strcpy(_str, s._str);
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}*/
//s2(s1) tmp是s2
//现代写法
string(const string& s)
{
string tmp(s._str);//默认构造
swap(tmp);//把tmp和s2交换
}赋值重载的模拟实现
cpp
//s2=s1 赋值
//传统写法
/*string& operator=(const string& s)
{
if (this != &s)
{
delete[] _str;
_str = new char[s._capacity + 1];
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
return *this;
}*/
//s1=s3
//string& operator=(const string& s)
//{
// if (this != &s)
// {
// //把s3的内容都给tmp.然后s1与tmp交换
// //string tmp(s._str); 调用默认构造
// string tmp(s);//调用拷贝构造
// swap(tmp);
// }
// //而且tmp出了作用域自动销毁
// return *this;
//}
//最新版本的赋值
string& operator=(string tmp)//拷贝构造必须用引用，不然会无穷递归 但赋值不用
{
swap(tmp);
return *this;
}析构的模拟实现
cpp
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_capacity = _size = 0;
}clear的模拟实现
cpp
void clear()
{
_str[0] = '\0';
_size = 0;
}reserve的模拟实现
cpp
void string::reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n + 1];//永远多开一个空间
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}push_back的模拟实现
cpp
void string::push_back(char ch)
{
if (_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
_str[_size] = ch;
++_size;
_str[_size] = '\0';
}append的模拟实现
cpp
void string::append(const char* str)
{
size_t len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len > _capacity * 2 ? _size + len : _capacity * 2);
}
strcpy(_str + _size, str);//_str+size就是\0的位置
_size += len;
}insert的模拟实现
cpp
void string::insert(size_t pos, char ch)//插字符
{
assert(pos <= _size);
if (_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
size_t end = _size+1;
while (end > pos)
{
_str[end] = _str[end-1];//如果end=_size _str[end+1]=_str[size] 当end减到-1时与pos比较会隐式类型转换
--end;
}
_str[pos] = ch;
++_size;
}
void string::insert(size_t pos, const char* str)//插字符串
{
assert(pos <= _size);
//扩容
size_t len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len > _capacity * 2 ? _size + len : _capacity * 2);
}
size_t end = _size + len;
if (len == 0)
return;
while (end > pos + len-1)//end=pos+len时也要继续
{
_str[end] = _str[end-len];
--end;
}
for (size_t i = 0; i < len; ++i)
{
_str[pos+i] = str[i];
}
_size += len;
}erase的模拟实现
cpp
void string::erase(size_t pos, size_t len )//缺省参数在声明的时候给
{
assert(pos < _size);
if (len > _size - pos)
{
_str[pos] = '\0';
_size =pos;
}
else
{
for (size_t i = pos + len;i<=_size ; i++)
{
_str[i - len] = _str[i];
}
_size -= len;
}
}find的模拟实现
cpp
size_t string::find(char ch, size_t pos)
{
for (size_t i = pos; i < _size; i++)
{
if (_str[i] == ch)
return i;
}
return npos;
}
size_t string::find(const char* str, size_t pos)
{
assert(pos < _size);
const char* ptr = strstr(_str + pos, str);//strstr返回第一个字串位置
if (ptr == nullptr)
{
return npos;
}
else
{
return ptr - _str;
}
}substr的模拟实现
cpp
string string::substr(size_t pos , size_t len )
{
assert(pos < _size);
//len太大就调整一下
if (len > _size - pos)
{
len = _size - pos;
}
string sub;
sub.reserve(len);
for(size_t i=0;i<len;++i)
{
sub+= _str[pos + i];
}
return sub;
}比较运算符的模拟实现
cpp
bool operator<(const string& s1, const string& s2)
{
return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) < 0;
}
bool operator==(const string& s1, const string& s2)
{
return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) == 0;
}
bool operator>(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 < s2 || s1 == s2);
}
bool operator<=(const string& s1, const string& s2)
{
return s1 < s2 || s1 == s2;
}
bool operator>=(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 < s2);
}
bool operator!=(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 == s2);
}流插入的模拟实现
cpp
ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
{
for (auto ch : s)
{
out << ch;
}
return out;
}
流提取的模拟实现
cpp
istream& operator>>(istream& in, string& s)
{
s.clear();
const int N = 256;
char buff[N];
int i = 0;
char ch;
//in >> ch; cin默认提取不到空格跟换行
ch = in.get();
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i == N - 1)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
i = 0;
}
s += ch;
//in >> ch;
ch = in.get();
if (i > 0)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
}
}
return in;
}完整代码
string.cpp
cpp
#include"string.h"
namespace bit
{
void string::reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n + 1];//永远多开一个空间
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}
void string::push_back(char ch)
{
if (_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
_str[_size] = ch;
++_size;
_str[_size] = '\0';
}
string& string::operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
void string::append(const char* str)
{
size_t len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len > _capacity * 2 ? _size + len : _capacity * 2);
}
strcpy(_str + _size, str);//_str+size就是\0的位置
_size += len;
}
string& string::operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}
void string::insert(size_t pos, char ch)
{
assert(pos <= _size);
if (_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
size_t end = _size+1;
while (end > pos)
{
_str[end] = _str[end-1];//如果end=_size _str[end+1]=_str[size] 当end减到-1时与pos比较会隐式类型转换
--end;
}
_str[pos] = ch;
++_size;
}
void string::insert(size_t pos, const char* str)
{
assert(pos <= _size);
//扩容
size_t len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len > _capacity * 2 ? _size + len : _capacity * 2);
}
size_t end = _size + len;
if (len == 0)
return;
while (end > pos + len-1)//end=pos+len时也要继续
{
_str[end] = _str[end-len];
--end;
}
for (size_t i = 0; i < len; ++i)
{
_str[pos+i] = str[i];
}
_size += len;
}
void string::erase(size_t pos, size_t len )//缺省参数在声明的时候给
{
assert(pos < _size);
if (len > _size - pos)
{
_str[pos] = '\0';
_size =pos;
}
else
{
for (size_t i = pos + len;i<=_size ; i++)
{
_str[i - len] = _str[i];
}
_size -= len;
}
}
size_t string::find(char ch, size_t pos)
{
for (size_t i = pos; i < _size; i++)
{
if (_str[i] == ch)
return i;
}
return npos;
}
size_t string::find(const char* str, size_t pos)
{
assert(pos < _size);
const char* ptr = strstr(_str + pos, str);//strstr返回第一个字串位置
if (ptr == nullptr)
{
return npos;
}
else
{
return ptr - _str;
}
}
string string::substr(size_t pos , size_t len )
{
assert(pos < _size);
//len太大就调整一下
if (len > _size - pos)
{
len = _size - pos;
}
string sub;
sub.reserve(len);
for(size_t i=0;i<len;++i)
{
sub+= _str[pos + i];
}
return sub;
}
void test_string1()
{
string s1;
string s2("hello world");
cout << s1.c_str() << endl;
cout << s2.c_str() << endl;
for (size_t i = 0; i < s2.size(); ++i)
{
s2[i]+=2;
}
cout << s2.c_str() << endl;
for (auto e : s2)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
string::iterator it = s2.begin();
while (it != s2.end())
{
cout << *it << " ";
++it;
}
}
void test_string2()
{
string s1("hello wwww");
s1 += 'x';
cout << s1.c_str() << endl;
s1.insert(3,"sss");
cout << s1.c_str() << endl;
s1.erase(3,2);
cout << s1.c_str() << endl;
}
void test_string3()
{
string s("666.cpp.zip");
size_t pos =s.find('.');
string suffix = s.substr(pos);
cout << suffix.c_str() << endl;
string copy(s);
cout << copy.c_str() << endl;
}
bool operator<(const string& s1, const string& s2)
{
return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) < 0;
}
bool operator==(const string& s1, const string& s2)
{
return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) == 0;
}
bool operator>(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 < s2 || s1 == s2);
}
bool operator<=(const string& s1, const string& s2)
{
return s1 < s2 || s1 == s2;
}
bool operator>=(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 < s2);
}
bool operator!=(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 == s2);
}
ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
{
for (auto ch : s)
{
out << ch;
}
return out;
}
istream& operator>>(istream& in, string& s)
{
s.clear();
const int N = 256;
char buff[N];
int i = 0;
char ch;
//in >> ch; cin默认提取不到空格跟换行
ch = in.get();
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i == N - 1)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
i = 0;
}
s += ch;
//in >> ch;
ch = in.get();
if (i > 0)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
}
}
return in;
}
void test_string4()
{
string s1("hello");
cin >> s1 ;
cout << s1<<endl;
cout << "he";
}
}
int main()
{
bit::test_string4();
}string.h
cpp
#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<string.h>
using namespace std;
namespace bit
{
class string
{
public:
//string()
// : _str(new char[1]{'\0'})//不能给nullptr 因为会对空指针解引用
// , _size(0)
// ,_capacity(0)
//{}
//短小频繁调用的函数，可以直接放到类里面，默认是inline
typedef char* iterator;//迭代器就是对各类型的封装
iterator begin()
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
typedef const char* const_iterator;
const_iterator begin() const
{
return _str;
}
const_iterator end() const
{
return _str + _size;
}
size_t capacity() const
{
return _capacity;
}
void reserve(size_t n);
void push_back(char ch);
void append(const char* str);
string& operator+=(char ch);
string& operator+=(const char* str);
void insert(size_t pos, char ch);
void insert(size_t pos, const char* str);
void erase(size_t pos, size_t len = npos);
size_t find(char ch, size_t pos = 0);
size_t find(const char* str, size_t pos = 0);
string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos);
string(const char* str="")//""就相当于一个\0
{
_size = strlen(str);
_capacity = _size;//capacity不加1,因为capacity不包含\0
_str = new char[_capacity + 1];//空间多开一个放\0
strcpy(_str, str);//会把\0也拷贝过去
}
//s2(s1) 拷贝构造
//传统写法
/*string(const string& s)
{
_str = new char[s._capacity + 1];
strcpy(_str, s._str);
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}*/
//s2(s1) tmp是s2
//现代写法
string(const string& s)
{
string tmp(s._str);//默认构造
swap(tmp);//把tmp和s2交换
}
//s2=s1 赋值
//传统写法
/*string& operator=(const string& s)
{
if (this != &s)
{
delete[] _str;
_str = new char[s._capacity + 1];
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
return *this;
}*/
//s1=s3
//string& operator=(const string& s)
//{
// if (this != &s)
// {
// //把s3的内容都给tmp.然后s1与tmp交换
// //string tmp(s._str); 调用默认构造
// string tmp(s);//调用拷贝构造
// swap(tmp);
// }
// //而且tmp出了作用域自动销毁
// return *this;
//}
//最新版本的赋值
string& operator=(string tmp)//拷贝构造必须用引用，不然会无穷递归 但赋值不用
{
swap(tmp);
return *this;
}
void swap(string& s)
{
std::swap(_str, s._str);
std::swap(_size, s._size);
std::swap(_capacity, s._capacity);
}
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_capacity = _size = 0;
}
void clear()
{
_str[0] = '\0';
_size = 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];
}
private:
char* _str=nullptr;
size_t _size=0;
size_t _capacity=0;
//下列这也算定义
static const size_t npos=-1;//静态成员类外初始化,但是这里可以也直接给,static const才可以在这里直接初始化,而且只有整型可以这么玩
};
//const size_t npos = -1;
}(tmp);
return *this;
}
void swap(string& s)
{
std::swap(_str, s._str);
std::swap(_size, s._size);
std::swap(_capacity, s._capacity);
}
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_capacity = _size = 0;
}
void clear()
{
_str[0] = '\0';
_size = 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];
}
private:
char* _str=nullptr;
size_t _size=0;
size_t _capacity=0;
//下列这也算定义
static const size_t npos=-1;//静态成员类外初始化,但是这里可以也直接给,static const才可以在这里直接初始化,而且只有整型可以这么玩
};
//const size_t npos = -1;}