string的模拟
> 作者简介：დ旧言~，目前大二，现在学习Java，c，c++，Python等
> 座右铭：松树千年终是朽，槿花一日自为荣。> 目标：能手撕模拟string类
> 毒鸡汤：时间并不可真的帮我们去解决哪些问题，它只不过是会把原来怎么也想不通的问题，变得不再重要了。
> 望小伙伴们点赞👍收藏✨加关注哟💕💕
🌟前言
前面我们已经了解string类，知道string下面的相关接口，Member functions（成员函数），Iterators（迭代器），Capacity（容量），Element access（元素访问），Modifiers（修改器），String operations （字符串操作）。今天咱就手搓一个string类，也是对string类加深印象，大家准备好了没，拿起小本本记好笔记。🤩🤩🤩
⭐主体
咱还像链表一样建三个文件，具体如下：
⭐模拟实现
咱把重要的接口实现，具体参考c++官网：string - C++ Reference
也可以参考博主写的String类：CSDN
🌙string.h头文件
在这个文件里，咱就简单的包含一下头文件....
内容如下：
- 包含头文件
- 命名空间：公有的函数 私有的成员变量 友元函数
咱看图解：
代码实现：
#include<assert.h>
#include<iostream>
using namespace std;
namespace lyk
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
typedef const char* const_iterator;
//迭代器
//返回开始位置
iterator begin()
{
return _str;
}
//返回最后位置
iterator end()
{
return _str + _size;
}
//返回开始位置(深拷贝)
const_iterator begin() const
{
return _str;
}
//返回最后位置(深拷贝)
const_iterator end() const
{
return _str + _size;
}
//c_str返回值
const char* c_str() const
{
return _str;
}
//返回元素个数
size_t size() const
{
return _size;
}
//构造函数
string(const char* str = "");
//构造函数(初始化 == 轮子)
string(const string& s);
//析构函数，释放空间
~string();
//赋值运算重载
string& operator=(string s);
const char& operator[](size_t pos) const;
char& operator[](size_t pos);
//扩容
void reserve(size_t n);
//push_back插入操作（在末尾假如字符）
void push_back(char ch);
//append插入操作
void append(const char* str);
//赋值运算重载
string& operator+=(char ch);//赋值运算重载加入字符
string& operator+=(const char* str);//赋值运算重载加入字符串
//insert插入操作
void insert(size_t pos, char ch); //(插入在pos位置-- > 字符)
void insert(size_t pos, const char* str);//(插入在pos位置-->字符串)
//erase删除操作
void erase(size_t pos, size_t len = npos);
//实现拷贝函数
void swap(string& s);
//find查找
size_t find(char ch, size_t pos = 0);//查找一个字符
size_t find(const char* str, size_t pos = 0);//查找字符串
//返回string字符串的一个任意子串
string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos);
//删除
void clear();
private:
//容量
size_t _capacity = 0;
//元素个数
size_t _size = 0;
//定义字符指针
char* _str = nullptr;
//
const static size_t npos = -1;
};
//输出流
istream& operator>>(istream& in, string& s);
ostream& operator<<(ostream& out, const string& s);
}这里的函数我不想详细讲解，等到后面会详细介绍，咱不急，摁住大家躁动的心。
🌙string.cpp源文件
这里会和Test.cpp文件结合起来讲解，不能上来就咔咔咔写代码，写一个函数，测试一个函数，这样调试起来也比较轻松。可别忘记包含一下头文件 #include"string.h"。🫠🫠咱们也是在命名空间里面写哦。
💫构造函数
在构造函数中无非就是初始化列表和析构函数，简单来讲是实现初始化和释放内存。
构造函数：
- 一个采用strcpy初始化
- 另一个采用swap初始化（swap后面会实现）
析构函数：
这个就比较简单，字符指针置空，其它变量赋为0
代码实现：
namespace lyk
{
//构造函数(初始化 == 轮子)
string::string(const char* str)
{
//元素个数
_size = strlen(str);
//容量
_capacity = _size;
//new一个容量
_str = new char[_capacity + 1];
//拷贝
strcpy(_str, str);
}
//构造函数(初始化 == 轮子)
string::string(const string& s)
{
//定义一个string类
string tmp(s._str);
//拷贝
swap(tmp);
}
//析构函数，释放空间
string::~string()
{
//置空
delete[] _str;
_str = nullptr;
_size = 0;
_capacity = 0;
}
}💫拷贝构造
这里捏在构造函数有个代码，这里拿出来深度讲解。
这里我们上个代码
int main()
{
string s1;
string s2("hello world");
string s3(s2);
return 0;
}当我们使用默认拷贝构造函数来实例化对象时，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。这里只有浅拷贝，我们需要一个深度拷贝的拷贝构造。
就有了下面代码：
//构造函数(初始化 == 轮子)
string::string(const char* str)
{
//元素个数
_size = strlen(str);
//容量
_capacity = _size;
//new一个容量
_str = new char[_capacity + 1];
//拷贝
strcpy(_str, str);
}💫operator=
不知道大家还记得这个函数不，swap()，这个接口可以实现深度拷贝，而这个函数在后面我们会手搓出来😁😁，大家先用着。
代码实现：
string& string::operator=(string s)
{
swap(s);
return *this;
}注意：
返回的是*this（就是自己创建的string类）
💫operator[]
这个接口咱们有两种，分别实现不同调用的情况。
- 实现只可以读不可以写的接口，这里就要加const修饰。
- 实现一个可读可写的接口，就不需要const修饰咯
const char& string::operator[](size_t pos) const
{
assert(pos <= _size);
return _str[pos];
}
char& string::operator[](size_t pos)
{
assert(pos <= _size);
return _str[pos];
}这里需要明白，什么是可读，什么是可写🤔🤔
- 可读：可读写遍历字符串，
- 可写：可以在控制台上输入字符
💫迭代器
这里就放在string.h中，调用的时候就用起来比较方便。
public:
typedef char* iterator;
typedef const char* const_iterator;
//迭代器
//返回开始位置
iterator begin()
{
return _str;
}
//返回最后位置
iterator end()
{
return _str + _size;
}
//返回开始位置(深拷贝)
const_iterator begin() const
{
return _str;
}
//返回最后位置(深拷贝)
const_iterator end() const
{
return _str + _size;
}
//c_str返回值
const char* c_str() const
{
return _str;
}
//返回元素个数
size_t size() const
{
return _size;
}具体使用如下：
void func(const string& s)
{
//string::const_reverse_iterator it = s.rbegin();
auto it = s.rbegin();
while (it != s.rend())
{
// *it = 'x';
cout << *it << " ";
++it;
}
cout << endl;
//auto it = s.crbegin();
//while (it != s.crend())
//{
// // *it = 'x';
// cout << *it << " ";
// ++it;
//}
//cout << endl;
}
int main()
{
string s1("hello world");
// 遍历
// 1、下标+[]
// 2、迭代器
// 3、范围for
string::reverse_iterator it1 = s1.rbegin();
while (it1 != s1.rend())
{
//*it1 = 'x';
cout << *it1 << " ";
++it1;
}
cout << endl;
func(s1);
return 0;
}运行结果:
💫赋值运算重载
这里也实现两节接口
插入字符：
//赋值运算重载加入字符
string& string::operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}这里使用了push_back函数，这个函数大家不陌生吧，尾插作用。（后面会实现这个函数，咱先用着）
插入字符串：
//赋值运算重载加入字符串
string& string::operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}这里使用了append函数，这个函数大家不陌生吧，它可以插入字符串，可以插入另一个string对象，而且可以指定n个字符插入，非常多样化。（后面会实现这个函数，咱先用着）
💫string类的扩容
既然是扩容的话肯定不能再在原来的字符串上扩容，因此需要开辟一个新的字符串，再把原来的字符串释放内存，在把现在开辟的空间拷贝到原来的字符串中去，再把capacity赋值。
resize其实也是扩容函数，但resize改变的是size的值，当size的值增大时自动触发string的扩容机制从而也增大了capacity的值
resize在增带size值的时候还会对没有字符的位置初始化，如果没有指定初始化内容就默认初始化为’\0’，而reserve不会进行初始化。
所以咱这里就实现一个函数，因为都基本上一样的。
//扩容
void string::reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
//开辟string类
char* tmp = new char[n + 1];
strcpy(tmp, _str);
//释放原来空间
delete[] _str;
//拷贝
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}💫string类的尾插
尾插嘛，push_back函数和append函数都可以尾插，这里两个函数就一起讲解了。
push_back只能插入一个字符:
//push_back插入操作（在末尾假如字符）
void string::push_back(char ch)
{
//如果空间不足
if (_size == _capacity)
{
size_t newCapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
reserve(newCapacity);
}
//加入字符
_str[_size] = ch;
_size++;
//末尾需要'\0'
_str[_size] = '\0';
}append可以插入字符也可以插入字符串:
//append插入操作
void string::append(const char* str)
{
//计算原来的字符串的长度
size_t len = strlen(str);
//判断是否需要扩容
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len);
}
//拷贝
strcpy(_str + _size, str);
//加上插入的字符串长度
_size += len;
}上栗子：
int main()
{
string s1("hello");
s1.push_back(' ');
s1.append("world");
cout << s1 << endl;
string s2 = "xxxx";
const string& s3 = "xxxx";
s2.append(++s1.begin(), --s1.end());
cout << s2 << endl;
s1 += '!';
s1 += "xxxxx";
s1 += s2;
cout << s1 << endl;
return 0;
}运行结果：
💫string类的insert
这里实现两个接口😏😏😏
一个插入字符：
//insert插入操作(插入在pos位置-->字符)
void string::insert(size_t pos, char ch)
{
//断言
assert(pos <= _size);
//判断是否需要扩容
if (_size == _capacity)
{
size_t newCapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;
reserve(newCapacity);
}
//向后面覆盖
size_t end = _size + 1;
while (end > pos)
{
_str[end] = _str[end - 1];
--end;
}
//插入
_str[pos] = ch;
_size++;
}一个插入字符串：
//insert插入操作(插入在pos位置-->字符串)
void string::insert(size_t pos, const char* str)
{
//断言
assert(pos <= _size);
//计算插入的字符串的大小
size_t len = strlen(str);
//判断是否需要扩容
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len);
}
//向后覆盖
int end = _size;
while (end >= (int)pos)
{
_str[end + len] = _str[end];
--end;
}
//拷贝
strncpy(_str + pos, str, len);
_size += len;
}💫string类的erase
删除操作
//erase删除操作
void 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;
}
}insert和erase的栗子：
int main()
{
//string s1("hello world");
//s1.insert(5, "xxxx");
//cout << s1 << endl;
s1.insert(0, 1, 'x');
//s1.insert(s1.begin(), 'y');
//cout << s1 << endl;
string s1("hello world");
s1.insert(5, "xxxx");
cout << s1 << endl;
s1.insert(0, 1, 'x');
s1.insert(s1.begin(), 'y');
cout << s1 << endl;
s1.erase(5, 4);
cout << s1 << endl;
s1.erase(5);
cout << s1 << endl;
return 0;
}运行结果：
💫string类的swap
交换函数：
//实现拷贝函数
void string::swap(string& s)
{
std::swap(_str, s._str);
std::swap(_size, s._size);
std::swap(_capacity, s._capacity);
}💫string类的find
查找函数，这里有两个接口
一个查找字符：
//find查找（查找一个字符）
size_t string::find(char ch, size_t pos)
{
//遍历一遍字符串就行
for (size_t i = pos; i < _size; i++)
{
if (_str[i] == ch)
{
return i;
}
}
//当找不到就返回-1
return npos;
}一个查找字符串：
//find查找（查找字符串）
size_t string::find(const char* str, size_t pos)
{
// 返回一个指向str1中第一个出现的str2的指针，
// 如果str2不是str1的一部分，则返回一个空指针。
const char* ptr = strstr(_str + pos, str);
if (ptr == nullptr)
{
return npos;
}
else
{
return ptr - _str;
}
}咱们举个栗子了解swap和find：
int main()
{
string s1("hello world hello");
cout << s1 << endl;
// 所有的空格替换为20%
size_t pos = s1.find(' ', 0);
while (pos != string::npos)
{
s1.replace(pos, 1, "20%");
// 效率很低，能不用就不要用了
pos = s1.find(' ', pos + 3);
}
cout << s1 << endl;
string s2("hello world hello");
cout << s2 << endl;
string s3;
for (auto ch : s2)
{
if (ch == ' ')
{
s3 += "20%";
}
else
{
s3 += ch;
}
}
cout << s3 << endl;
s2.swap(s3);
cout << s2 << endl;
return 0;
}运行结果：
💫string类的substr
返回string字符串的一个任意子串
//返回string字符串的一个任意子串
string string::substr(size_t pos, size_t len)
{
//断言
assert(pos < _size);
//
size_t end = pos + len;
if (len == npos || pos + len >= _size)
{
end = _size;
}
string str;
str.reserve(end - pos);
for (size_t i = pos; i < end; i++)
{
str += _str[i];
}
return str;
}咱举个栗子叭：
int main()
{
string s1("Test.cpp");
string s2("Test.tar.zip");
size_t pos1 = s1.rfind('.');
if (pos1 != string::npos)
{
//string suff = s1.substr(pos1, s1.size() - pos1);
string suff = s1.substr(pos1);
cout << suff << endl;
}
size_t pos2 = s2.rfind('.');
if (pos2 != string::npos)
{
string suff = s2.substr(pos2);
cout << suff << endl;
}
string str("https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/substr/");
string sub1, sub2, sub3;
pos1 = str.find(':');
sub1 = str.substr(0, pos1 - 0);
cout << sub1 << endl;
pos2 = str.find('/', pos1+3);
sub2 = str.substr(pos1 + 3, pos2 - (pos1 + 3));
cout << sub2 << endl;
sub3 = str.substr(pos2 + 1);
cout << sub3 << endl;
return 0;
}运行结果：
💫string类的clear
//删除
void string::clear()
{
_size = 0;
_str[0] = '\0';
}💫string类的流
这里需要讲解两种流
输入流：
//输入流
istream& operator>>(istream& in, string& s)
{
//删除
s.clear();
char buff[128];
char ch = in.get();
int i = 0;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i == 127)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
i = 0;
}
ch = in.get();
}
if (i > 0)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
}
return in;
}输出流：
//输出流
ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
{
for (auto ch : s)
{
out << ch;
}
return out;
}🌟结束语
今天内容就到这里啦，时间过得很快，大家沉下心来好好学习，会有一定的收获的，大家多多坚持，嘻嘻，成功路上注定孤独，因为坚持的人不多。那请大家举起自己的小说手给博主一键三连，有你们的支持是我最大的动力💞💞💞，回见。
