C++STL标准模板库——string类的模拟实现

阳光穿透心脏的1/2处 2022-11-15 12:21 153阅读 0赞

# 一、string类的模拟实现 #

## 1.1 string类的传统写法 ##

//传统版的string类
    namespace mystring
    {
        
    	class string
    	{
        
    	public:
    		//string构造函数
    		string(const char* str = "")
    		{
        
    			assert(str);	//如果str为nullptr直接报错
    			_str = new char[strlen(str) + 1];
    			strcpy(_str, str);
    		}
    		string(const string& s)
    		{
        
    			_str = new char[strlen(s._str) + 1];
    			strcpy(_str, s._str);
    		}
    
    		string& operator=(const string &s)
    		{
        
    			//自己不给自己赋值
    			if (this != &s)
    			{
        
    				delete[] _str;
    				_str = new char[strlen(s._str) + 1];
    				strcpy(_str, s._str);
    			}
    
    			return *this;
    		}
    
    		~string()
    		{
        
    			if (_str)
    			{
        
    				delete[] _str;
    				_str = nullptr;
    			}
    		}
    
    	private:
    		char *_str;
    
    	};
    }

## 1.2 string类的现代实现 ##

//现代写法
    //思路：编译器开空间，
    namespace mystring
    {
        
    	class string
    	{
        
    	public:
    		string(const char* str = "")
    			:_str(new char(strlen(str)+1))
    		{
        
    			strcpy(_str,str);
    		}
    
    		//s2(s1)
    		string(const string &s)
    			:_str(nullptr)
    		{
        
    			string tmp(s._str);
    			swap(_str, tmp._str);	//交换空间地址
    		}
    
    		/*
    		//s1=s3
    		string& operator=(const string& s)
    		{
    			if (this != &s)
    			{
    				string tmp(s._str);
    				swap(_str, tmp._str);	//不但交换空间，出了作用域还会调用析构函数释放空间
    			}
    
    			return *this;
    		}
    		*/
    
    		//s1 = s3
    		string& operator=(string s) //string s = string tmp(s)拷贝构造
    		{
        
    			swap(_str, s._str);
    			return *this;
    		}
    
    		~string()
    		{
        
    			delete[] _str;
    		}
    	private:
    		char *_str;
    	};
    }

## 1.3 string类的常用接口实现 ##

### <1> 默认成员函数 ###

//构造函数
    string(const char * str = "");
    //拷贝构造函数
    string(const string &s);
    //析构函数
    ~string();
    
    string& operator=(string s);

### <2> 迭代器和常量迭代器 ###

iterator begin();
    iterator end();
    const_iterator begin() const;
    const_iterator end() const;

### <3> 容量接口 ###

size_t size()const;
    size_t capacity()const;
    bool empty()const;
    void clear();
    void resize(size_t n, char c = '\0');
    void reserve(size_t n);

### <4> 元素访问接口 ###

char& operator[](size_t index);
    const char& operator[](size_t index)const;

### <5> 修改接口 ###

void push_back(char c);
    string& operator+=(char c);
    void append(const char* str);
    string& operator+=(const char* str);
    void swap(string& s);
    const char* c_str()const;

### <6> 关系运算符操做接口 ###

bool operator<(const string& s);
    bool operator<=(const string& s);
    bool operator>(const string& s);
    bool operator>=(const string& s);
    bool operator==(const string& s);
    bool operator!=(const string& s);

### <7> 非函数成员函数重载 ###

friend std::ostream& mystring::string::operator<<(std::ostream& out, const string& s);
    friend std::istream& mystring::string::operator >> (std::istream& in, string& s);

## 1.4 代码实现 ##

### <1> string.h ###

#pragma once
    #pragma warning(disable:4996)
    #include <iostream>
    #include <string>
    #include <assert.h>
    #include <utility>
    
    
    namespace mystring
    {
        
    	
    	class string
    	{
        
    	public:
    		typedef char* iterator;
    		typedef const char* const_iterator;
    		const static size_t npos = -1;
    		friend std::ostream& mystring::string::operator<<(std::ostream& out, const string& s);
    		friend std::istream& mystring::string::operator >> (std::istream& in, string& s);
    	public:
    		//构造函数
    		string(const char * str = "");
    		//拷贝构造函数
    		string(const string &s);
    		//析构函数
    		~string();
    
    		string& operator=(string s);
    		
    		//
    		// 迭代器和常量迭代器
    		iterator begin();
    		iterator end();
    		const_iterator begin() const;
    		const_iterator end() const;
    
    		/
    		// 容量接口
    		size_t size()const;
    		size_t capacity()const;
    		bool empty()const;
    		void clear();
    		void resize(size_t n, char c = '\0');
    		void reserve(size_t n);
    
    		/
    		// 元素访问接口
    		char& operator[](size_t index);
    		const char& operator[](size_t index)const;
    
    		/
    		// 修改接口
    		void push_back(char c);
    		string& operator+=(char c);
    		void append(const char* str);
    		string& operator+=(const char* str);
    		void swap(string& s);
    
    
    		/
    		//关系运算符操做接口
    		bool operator<(const string& s);
    		bool operator<=(const string& s);
    		bool operator>(const string& s);
    		bool operator>=(const string& s);
    		bool operator==(const string& s);
    		bool operator!=(const string& s);
    
    
    		/
    		//字符串操作接口
    		const char* c_str() const;
    		// 返回c在string中第一次出现的位置
    		size_t find(char c, size_t pos = 0) const;
    		// 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;
    		// 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);
    		string& insert(size_t pos, const char* str);
    		// 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);
    
    	private:
    		char *_str;
    		size_t _capacity;
    		size_t _size;
    	};
    }

### <2> string.c ###

#pragma once#include "mystring.h"
    
    
    //构造函数
    mystring::string::string(const char * str)
    {
        
    	_size = strlen(str);
    	_capacity = _size;
    	_str = new char[_capacity + 1];
    	strcpy(_str, str);
    }
    //拷贝构造
    mystring::string::string(const string &s)
    	:_size(0)
    	, _capacity(0)
    	, _str(nullptr)
    {
        
    	string tmp(s._str);
    	swap(tmp);
    }
    
    void mystring::string::swap(string& s)
    {
        
    	std::swap(_str, s._str);
    	std::swap(_size, s._size);
    	std::swap(_capacity, s._capacity);
    }
    
    //=
    mystring::string& mystring::string::operator=(string s)
    {
        
    	swap(s);
    	return *this;
    }
    //析构函数
    mystring::string::~string()
    {
        
    	if (_str)
    	{
        
    		delete[] _str;
    		_str = nullptr;
    		_size = _capacity = 0;
    	}
    }
    
    
    //迭代器
    mystring::string::iterator mystring::string::begin()
    {
        
    	return _str;
    }
    
    mystring::string::iterator mystring::string::end()
    {
        
    	return _str + _size;
    }
    
    mystring::string::const_iterator mystring::string::begin() const
    {
        
    	return _str;
    }
    
    mystring::string::const_iterator mystring::string::end() const
    {
        
    	return _str + _size;
    }
    
    ///
    //修改
    void mystring::string::push_back(char c)
    {
        
    	//容量满
    	if (_size == _capacity)
    		reserve(2 * _capacity);
    	_str[_size++] = c;
    	_str[_size] = '\0';
    }
    
    mystring::string& mystring::string::operator+=(char c)
    {
        
    	push_back(c);
    	return *this;
    }
    
    void mystring::string::append(const char* str)
    {
        
    	//先判断追加后容量够不够
    	size_t len = strlen(str);
    	if (_capacity + len > _capacity)
    	{
        
    		reserve(2 * _capacity);
    	}
    
    	strcpy(_str + _size, str);
    	_size += len;
    }
    
    mystring::string& mystring::string::operator+=(const char* str)
    {
        
    	append(str);
    
    	return *this;
    }
    
    void mystring::string::clear()
    {
        
    	resize(0);
    }
    
    
    // 容量操作
    size_t mystring::string::size()const
    {
        
    	return _size;
    }
    size_t mystring::string::capacity()const
    {
        
    	return _capacity;
    }
    
    bool mystring::string::empty()const
    {
        
    	if (_size == 0)
    		return true;
    	return false;
    }
    
    void mystring::string::resize(size_t n, char c)
    {
        
    	//小于已有有效数字只用加个\0
    	if (n < _size)
    	{
        
    		_str[n] = '\0';
    		_size = n;
    	}
    	else 
    	{
        
    		if (n > _capacity)
    		{
        
    			reserve(n);
    		}
    		for (size_t i = _size; i < n; ++i)
    		{
        
    			_str[i] = c;
    		}
    		_str[n] = '\0';
    		_size = n;
    	}
    }
    
    void mystring::string::reserve(size_t n)
    {
        
    	if (n > _capacity)
    	{
        
    		char* tmp = new char[n + 1];
    		strcpy(tmp,_str);
    		delete[] _str;
    		_str = tmp;
    		_capacity = n;
    	}
    }
    
    /
    // 元素访问操作
    char& mystring::string::operator[](size_t index)
    {
        
    	assert(index < _size);
    	return _str[index];
    }
    const char& mystring::string::operator[](size_t index)const
    {
        
    	assert(index < _size);
    	return _str[index];
    }
    
    /
    //关系运算符
    bool mystring::string::operator<(const string& s)
    {
        
    	size_t i1 = 0, i2 = 0;
    	while (i1 < _size && i2 < s.size())
    	{
        
    		if (_str[i1] < s._str[i2])
    		{
        
    			return true;
    		}
    		else if (_str[i1] > s._str[i2])
    		{
        
    			return false;
    		}
    		else
    		{
        
    			++i1;
    			++i2;
    		}
    	}
    	if (i1 < _size)
    	{
        
    		return true;
    	}
    	else if (i2 < s.size())
    	{
        
    		return false;
    	}
    	else
    	{
        
    		return false;
    	}
    }
    
    bool mystring::string::operator==(const string& s)
    {
        
    	size_t i1 = 0, i2 = 0;
    	while (i1 < _size && i2 < s.size())
    	{
        
    		if (_str[i1] < s._str[i2])
    		{
        
    			return false;
    		}
    		else if (_str[i1] > s._str[i2])
    		{
        
    			return false;
    		}
    		else
    		{
        
    			++i1;
    			++i2;
    		}
    	}
    	if (i1 < _size)
    	{
        
    		return false;
    	}
    	else if (i2 < s.size())
    	{
        
    		return false;
    	}
    	else
    	{
        
    		return true;
    	}
    }
    
    bool mystring::string::operator<=(const string& s)
    {
        
    	if (*this < s || *this == s)
    	{
        
    		return true;
    	}
    	return false;
    }
    
    bool mystring::string::operator>(const string& s)
    {
        
    	if (!(*this <= s))
    	{
        
    		return true;
    	}
    
    	return false;
    }
    
    bool mystring::string::operator>=(const string& s)
    {
        
    	if (!(*this < s))
    	{
        
    		return true;
    	}
    	return false;
    }
    
    bool mystring::string::operator!=(const string& s)
    {
        
    	if (!(*this == s))
    	{
        
    		return true;
    	}
    	return false;
    }
    
    /
    //字符串操作接口
    const char* mystring::string::c_str() const
    {
        
    	return _str;
    }
    // 返回c在string中第一次出现的位置
    size_t mystring::string::find(char c, size_t pos) const
    {
        
    	for (size_t i = pos; 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 mystring::string::find(const char* s, size_t pos) const
    {
        
    	const char* ret = strstr(_str + pos, s);
    	if (ret == nullptr)
    	{
        
    		return npos;
    	}
    	else
    	{
        
    		return ret - _str;
    	}
    }
    
    // 在pos位置上插入字符c/字符串str，并返回该字符的位置
    mystring::string& mystring::string::insert(size_t pos, char c)
    {
        
    	assert(pos<=_size);
    	if (_size == _capacity)
    	{
        
    		reserve(2 * _capacity);
    	}
    	size_t end = _size + 1;
    	while (end > pos)
    	{
        
    		_str[end] = _str[end - 1];
    		--end;
    	}
    
    	_str[pos] = c;
    	_size++;
    }
    
    mystring::string& mystring::string::insert(size_t pos, const char* str)
    {
        
    	assert(pos <= _size);
    
    	size_t len = strlen(str);
    	if (_size + len > _capacity)
    	{
        
    		reserve(_size + len);
    	}
    
    	size_t end = _size + len;
    	while (end >= pos + len)
    	{
        
    		_str[end] = _str[end - len];
    		--end;
    	}
    
    	strncpy(_str + pos, str, len);
    	_size += len;
    }
    // 删除pos位置上的元素，并返回该元素的下一个位置
    mystring::string& mystring::string::erase(size_t pos, size_t len)
    {
        
    	assert(pos < _size);
    
    	if (len == npos || pos + len >= _size)
    	{
        
    		_str[pos] = '\0';
    		_size = pos;
    	}
    	else
    	{
        
    		strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
    		_size -= len;
    	}
    }
    
    
    //
    //非成员函数重载
    std::ostream& mystring::operator<<(std::ostream& out, const string& s)
    {
        
    	for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
    	{
        
    		out << s[i];
    	}
    
    	return out;
    }
    
    std::istream& mystring::operator >> (std::istream& in, string& s)
    {
        
    	s.resize(0);
    	char ch;
    	while (1)
    	{
        
    		//in>>ch;
    		in.get(ch);
    		if (ch == ' ' || ch == '\n')
    		{
        
    			break;
    		}
    		else
    		{
        
    			s += ch;
    		}
    	}
    
    	return in;
    }
    #pragma warning(disable:4996)
    #include <iostream>
    #include <string>
    #include <assert.h>
    #include <utility>
    
    
    namespace mystring
    {
        
    	
    	class string
    	{
        
    	public:
    		typedef char* iterator;
    		typedef const char* const_iterator;
    		const static size_t npos = -1;
    		friend std::ostream& mystring::string::operator<<(std::ostream& out, const string& s);
    		friend std::istream& mystring::string::operator >> (std::istream& in, string& s);
    	public:
    		//构造函数
    		string(const char * str = "");
    		//拷贝构造函数
    		string(const string &s);
    		//析构函数
    		~string();
    
    		string& operator=(string s);
    		
    		//
    		// 迭代器和常量迭代器
    		iterator begin();
    		iterator end();
    		const_iterator begin() const;
    		const_iterator end() const;
    
    		/
    		// 容量接口
    		size_t size()const;
    		size_t capacity()const;
    		bool empty()const;
    		void clear();
    		void resize(size_t n, char c = '\0');
    		void reserve(size_t n);
    
    		/
    		// 元素访问接口
    		char& operator[](size_t index);
    		const char& operator[](size_t index)const;
    
    		/
    		// 修改接口
    		void push_back(char c);
    		string& operator+=(char c);
    		void append(const char* str);
    		string& operator+=(const char* str);
    		void swap(string& s);
    
    
    		/
    		//关系运算符操做接口
    		bool operator<(const string& s);
    		bool operator<=(const string& s);
    		bool operator>(const string& s);
    		bool operator>=(const string& s);
    		bool operator==(const string& s);
    		bool operator!=(const string& s);
    
    
    		/
    		//字符串操作接口
    		const char* c_str() const;
    		// 返回c在string中第一次出现的位置
    		size_t find(char c, size_t pos = 0) const;
    		// 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;
    		// 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);
    		string& insert(size_t pos, const char* str);
    		// 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);
    
    	private:
    		char *_str;
    		size_t _capacity;
    		size_t _size;
    	};
    }