【C++】模拟实现String类

小咪咪 2022-06-06 09:28 205阅读 0赞

String类时C++中非常重要的一个类，模拟实现String类涉及到浅拷贝，深拷贝的问题。

浅拷贝：在拷贝的时候，只是拷贝了指针的内容，而指针所指向的空间并没有变，两个指针指向同一块内存空间。在释放空间的时候，就会造成重复释放同一块内存空间而报错。

深拷贝：在拷贝的时候，开辟一块和原指针指向的空间相同大小的空间，使新增加的指针指向新的内存，这样在释放空间时，就不会出现重复释放了。

引用计数：前拷贝出现的问题是在拷贝构造函数及赋值运算符的重载，因此我们增加一个指针，当管理该空间的指针增加一个，我们将让这个变量增加1，当变量减为0时，我们再释放该空间。

由于在实现String类时浅拷贝存在问题，在此我们就直接用深拷贝和引用计数的方法实现String类

class String
    {
    public:
    	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const String& s)
    	{
    		_cout << s._pStr;
    		return _cout;
    	}
    	String(const char* pStr = "")
    	{
    		if (pStr == NULL)
    		{
    			_pStr = new char[1];
    			*_pStr = '\0';
    		}
    		else
    		{
    			_pStr = new char[strlen(pStr) + 1];
    			strcpy(_pStr, pStr);
    		}
    	}
    	String(const String& s)//拷贝构造函数
    		: _pStr(new char[strlen(s._pStr) + 1])
    	{
    		strcpy(_pStr, s._pStr);
    	}
    	~String()
    	{
    		if (_pStr)
    		{
    			delete[] _pStr;
    			_pStr = NULL;
    		}
    	}
    	String& operator=(const String& s)
    	{
    		if (this != &s)
    		{
    			char* Temp = new char[strlen(s._pStr) + 1];
    			strcpy(Temp, s._pStr);
    			delete[] _pStr;
    			_pStr = Temp;
    		}
    		return *this;
    	}
    	bool operator>(const String& s)//重载>
    	{
    		char* s1 = _pStr;
    		char* s2 = s._pStr;
    		while (*s1 == *s2)
    		{
    			if (*s1 == '\0')
    				return false;
    			s1++;
    			s2++;
    		}
    		if (*s1 > *s2)
    			return true;
    		return false;
    	}
    	bool operator<(const String& s)重载<
    	{
    		char* s1 = _pStr;
    		char* s2 = s._pStr;
    		while (*s1 == *s2)
    		{
    			if (*s1 == '\0')
    				return false;
    			s1++;
    			s2++;
    		}
    		if (*s1 < *s2)
    			return true;
    		return false;
    	}
    	bool operator==(const String& s)重载==
    	{
    		char* s1 = _pStr;
    		char* s2 = s._pStr;
    		while (*s1 == *s2)
    		{
    			if (*s1 == '\0' && *s2 == '\0')
    				return true;
    			s1++;
    			s2++;
    		}
    		return false;
    	}
    	bool operator!=(const String& s)重载!=
    	{
    		char* s1 = _pStr;
    		char* s2 = s._pStr;
    		if (s1 == s2)
    			return false;
    		return true;
    	}
    private:
    	char *_pStr;
    }

关于拷贝构造函数及赋值运算符的重载，我们还有几种简洁的实现方法：

//注意此种方法，一定要在开始时将_pStr置为空指针，否则，程序可能会崩溃。
    	//在VS2013中this->_pStr为0x0，所以不会出错，在VS2008中this->_pStr为0xcccccccc，会出错
    	String(const String& s)//如果this指针不为0，交换后，tmp变为野指针，析构时程序崩溃
    		: _pStr(NULL)      //而我们将_pStr初值置为NULL，交换后tmp._pStr也为0，析构时不会delete，不会出现问题
    	{
    		String tmp(s._pStr);
    		swap(_pStr, tmp._pStr);
    	}
    	String& operator=(const String& s)
    	{
    		if (this != &s)
    		{
    			char* Temp = new char[strlen(s._pStr) + 1];
    			strcpy(Temp, s._pStr);
    			delete[] _pStr;
    			_pStr = Temp;
    		}
    		return *this;
    	}
    	String& operator=(const String& s)//用s构造tmp对象，交换当前指针和tmp，返回*this
    	{
    		if (this != &s)
    		{
    			String tmp(s);//拷贝构造
    			swap(_pStr, tmp._pStr);
    		}
    		return *this;
    	}
    	String& operator=(const String& s)
    	{
    		if (this != &s)
    		{
    			String tmp(s._pStr);//构造函数
    			swap(_pStr, tmp._pStr);
    		}
    		return *this;
    	}
    	String& operator=(String s)//值传递，拷贝构造构建临时变量
    	{
    		swap(_pStr, s._pStr);
    		return *this;
    	}

引用计数：

class String
    {
    public:
    	String(const char* pStr = "")
    		:_count(new int(1))
    	{
    		if (NULL == pStr)
    		{
    			_pStr = new char[1];
    			*_pStr = '\0';
    		}
    		else
    		{
    			_pStr = new char[strlen(pStr) + 1];
    			strcpy(_pStr, pStr);
    		}
    	}
    	String(const String& s)
    		: _count(s._count)
    		, _pStr(s._pStr)
    	{
    		(*_count)++;
    	}
    	String& operator=(const String& s)
    	{
    		if (this != &s)
    		{
    			if (0 == --(*_count))//s3=s2
    			{
    				delete[] _pStr;
    				delete _count;
    			}
    			_pStr = s._pStr;//s2=s3
    			_count = s._count;
    			(*_count)++;
    		}
    		return *this;
    	}
    	~String()
    	{
    		if (0 == --(*_count) && _pStr)
    		{
    			delete[] _pStr;
    			_pStr = NULL;
    			delete _count;
    			_count = NULL;
    		}
    	}
    private:
    	char* _pStr;
    	int * _count;
    };

利用引用计数的方法，虽然也可以完成，但存在线程安全的问题。