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北京附近做网站的公司,网站建设要实现的目标,wordpress 数据 清理,帮人做违法网站标题#xff1a;【C :: STL】手撕 STL _string 水墨不写bug #xff08;图片来源于网络#xff09; C标准模板库#xff08;STL#xff09;中的string是一个可变长的字符序列#xff0c;它提供了一系列操作字符串的方法和功能。 本篇文章#xff0c;我们将模拟实现STL的…标题【C :: STL】手撕 STL _string 水墨不写bug 图片来源于网络 C标准模板库STL中的string是一个可变长的字符序列它提供了一系列操作字符串的方法和功能。 本篇文章我们将模拟实现STL的string类的部分功能以增强对STL的熟练度了解STL容器的工作原理积累项目经验也为将来自主实现和改造容器奠定坚实的基础。 STL的string类是一个模板而我们为了方便实现以达到练习的目的我们暂时先实现一个成员变量为下图示的string类。     char* _str; size_t _size;//字符串长度不加上\0 size_t _capacity; C STL的string类提供了以下常用的成员函数和接口 构造函数和赋值操作函数接口 默认构造函数创建一个空字符串。带string参数的构造函数将一个string对象复制到另一个string对象中。带字符数组参数的构造函数将字符数组转换为string对象。带整数参数的构造函数将整数转换为字符串。赋值操作符用另一个string对象、字符数组或字符来赋值。 访问字符串内容相关函数接口 at()返回指定位置的字符。operator[]返回指定位置的字符。front()返回第一个字符。back()返回最后一个字符。cstr()返回一个以空字符结尾的字符数组。 修改字符串内容接口 insert()在指定位置插入字符、字符串或字符数组。erase()删除指定位置的字符。replace()替换指定位置的字符串或字符。append()在字符串末尾添加字符、字符串或字符数组。clear()清空字符串。 字符串操作接口 size() 或 length()返回字符串的长度。empty()判断字符串是否为空。find()查找指定字符串或字符的位置。substr()返回指定位置和长度的子字符串。compare()比较两个字符串 具体用法在上一篇讲解【Cpp::STL】标准模板库 string详解  一头文件 我们在C语言阶段实现声明和定义分离的时候只是单一的把函数的定义放在.c源文件把函数的声明头文件的包含宏定义等放在.h头文件。 但是在C不仅要遵守以上的规则由于类的出现需要域作用限定符来限定方位由于成员的访问权限的出现需要考虑访问权限的问题此外不同类型的成员的定义的位置也有讲究比如静态成员尽量不要直接定义在头文件中因为这会引发  多次包含多文件   在链接时的  头文件内的对象的重定义问题。 本文根据STL标准模板库的功能给出头文件包括string类的定义众多成员函数部分非成员函数流插入流提取的重载并在后半节详细讲解各个函数的实现思路。 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #pragma once #includeiostream #includecstring #includecassert using namespace std;namespace ddsm {class string {friend ostream operator(ostream out, const string s1);public://迭代器typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;iterator begin();const_iterator begin() const;iterator end();const_iterator end() const;//传参构造,默认构造给默认值为空串巧妙string(const char* str );string(const string s);//copy constructor//string operator(const string s);传统写法string operator(const char* s);string operator(string s);//现代写法//析构~string();//C类型字符串const char* c_str() const;//保留void reserve(int n);string push_back(const char ch);//尾插字符string append(const char* str);//尾插字符串string operator(char ch);string operator(const char* str);string insert(size_t pos, const char ch);string insert(size_t pos, const char* str);//缺省值代表最一般的情况string erase(size_t pos 0,size_t len npos);//找一个字符size_t find(const char ch, size_t pos 0);//找一个子串size_t find(const char* str, size_t pos 0);void swap(string s);string substr(size_t pos 0,size_t len npos);string clear();private:char* _str;size_t _size;//字符串长度不加上\0size_t _capacity;//特例const静态整形对象可声明定义和一,但是可能造成链接时的错误static size_t npos;};istream operator(istream in, string s);}; 二string类的功能实现 1默认成员函数 i构造函数 我们知道构造函数的作用是在对象实例化时初始化对象对于string类对象含有三个基本成员变量 char* _str;size_t _size;//字符串长度不加上\0size_t _capacity;         经过分析我们得知在构造函数内部需要申请动态的堆区空间给_str;需要根据_str的长度变化来动态更新_size同时根据申请的动态空间的长度来更新_capacity。         于是我们理所当然的想到这样写构造函数 string::string(const char* str ) // 缺省参数为一个空字符串如果不传参空字符串就是一个单独的\0:_size(strlen(str)),_capacity(strlen(str)) {_str new char[_size 1];strcpy(_str, str); }         但是这种简单易懂的写法也暴露出了弊端多次无意义的重复调用strlen这会造成额外的消耗。于是为了减少strlen的调用次数我们考虑这样修改:          string::string(const char* str):_size(strlen(str)),_capacity(_size) {_str new char[_size 1];strcpy(_str, str); }         这样修改虽然解决了strlen重复无意义调用的问题但是也带来了新的问题 程序稳定性下降的问题 我们知道初始化列表的初始化顺序是成员函数在类中的声明顺序按照此例 char* _str;size_t _size;//字符串长度不加上\0size_t _capacity;         先初始化_size,再初始化_capacity在这种背景下如果代码有一些微小的改变或许就会造成意想不到的问题。         如果改变成员变量的顺序那么初始化列表就会按照不同的顺序初始化。具体来说如果_capacity在_size之前初始化列表就会先初始化_capacity char* _str;size_t _capacity;size_t _size;//字符串长度不加上\0这时_size还没有初始化是随机值那么就造成了_capacity为随机值的问题。 解决这个问题其实很简单将对_capacity的初始化放入函数体 string::string(const char* str)//strlen较低效调用一次用size记录返回值//size/capacity不包含\0但是其需要存储:_size(strlen(str)) {_str new char[_size 1];_capacity _size;strcpy(_str, str); }         这样就确定了是先初始化_size,再初始化_capacity。         将声明和定义分离需要将缺省参数放在声明处同时函数名之前需要加上域作用限定符表示这个函数在你实现的string类里面声明过。 ii析构函数 析构函数的作用是清理资源。 由于比较简单这里直接给出实现 //析构 string::string() {if(_str)delete[] _str;_size _capacity 0;_str nullptr; } 函数名之前需要加上域作用限定符表示这个函数在你实现的string类里面声明过。 iii拷贝构造 拷贝构造完成创建对象时的初始化。 一般情况下我们会这样写 //拷贝构造 string::string(const string s) {char* tem new char[s._capacity1];//多开一个存储\0strcpy(tem, s._str);delete[] _str;//销毁原空间_str tem;_size s._size;_capacity s._capacity; } 但是其实有更简单的写法 void string::swap(string s) {//调用模板swap交换内置类型损失不大std::swap(_str, s._str);std::swap(_capacity, s._capacity);std::swap(_size, s._size); } //拷贝构造的现代写法 string::string(const string s):_str(nullptr) {string tem(s._str);swap(tem); } 仔细分析我们其实在无形之中让构造函数给我们“打工”了 string tem(s._str); 就是用拷贝对象的字符串来构造一个tem对象而这个tem对象就是我们需要的所以我们实现一个swap函数将this与tem完全交换同时tem在出作用域时也会自动析构同样也达到了拷贝构造的目的。 iv赋值重载 赋值重载实现对象之间的赋值。 我们一般会这样实现 //赋值重载 string string::operator(const char s) {int len strlen(s);char* tem new char[len 1];strcpy(tem, s);delete[] _str;_str tem;_size _capacity len;return *this; }  但是同样也有更简单的写法 void string::swap(string s) {//调用模板swap交换内置类型损失不大std::swap(_str, s._str);std::swap(_capacity, s._capacity);std::swap(_size, s._size); }//赋值重载的现代写法 string string::operator(string tem) {//自动调用拷贝构造swap(tem);//出作用域自动完成析构return *this; } 在无形之中我们让拷贝构造为我们“打工”。 我们通过传值传参拷贝构造一个临时对象tem这个tem就是我们需要的所以完全交换this就得到了构造的对象同时tem出作用域也会自动析构。 2迭代器 对于迭代器本质上是一个指针也可以是一个类对指针的封装在这里我们不妨用指针来作为迭代器 //声明 typedef char iterator; typedef const char* const_iterator; iterator begin(); const_iterator begin() const; iterator end(); const_iterator end() const; //定义string::iterator string::begin(){return _str;}string::const_iterator string::begin() const{return _str;}string::iterator string::end(){return _str _size;}string::const_iterator string::end() const{return _str _size;}         const迭代器用于const对象调用普通迭代器用于普通迭代器调用。 普通迭代器可读可写const迭代器只可读不可写。 3容量和长度 i.reserve()         改变string的容量若要求值n大于现在的容量则容量扩大到n若要求值小于等于现有容量则改变容量。         reserve对于size没有影响不会改变string的内容。 实现如下 //保留指定容量,容量只增不减 void string::reserve(int n) {//要求保留的大于现有容量,需要扩容if (n _capacity){char* tem new char[n 1];// 申请新空间完毕,转移数据strcpy(tem, _str);delete[] _str;_str tem;_capacity n;//reserve不改变size} } ii,resize() //resize()不改变capacity可能改变sizevoid string::resize(int size,int ch)//size为设定值_size为现有值{if (size _size){_size size;_str[size] \0;}else if (size _size){if (size _capacity){reserve(size);}int i _size;while (i ! size){_str[i] \0;}_size size;_str[_size] \0;}}如果设定值小于现有值减小_size相当于截断_str         如果设定值等于现有值不做处理         如果设定值大于现有值有三种情况                 size _capacity:        不扩容并在[ _size,size)之间补0                 size _capacity:        不扩容并在[ _size,size)之间补0                 size _capzcity:        扩容并在[ _size,size)之间补0 4元素访问 i,operator[]         下标的随机访问 //声明 char operator; const char operator const; //定义 char string::operator {assert(pos 0 pos _size);return _str[pos]; } const char string::operator const {assert(pos 0 pos _size);return _str[pos]; } 对于atfrontback可以复用operator[]来实现。 5修改方式 i,push_back()         实现尾插字符实现如下 //尾插字符,由于是一个一个插入扩容不能太频繁所以采用二倍扩容 string string::push_back(const char ch) {if (_size _capacity)//不一定需要扩容若长度等于容量再次插入需要扩容{int Newcapacity _capacity 0 ? 4 : 2 * _capacity;reserve(Newcapacity);}//扩容完毕尾插字符_str[_size] ch;_str[_size] \0;return this; }         这里使用了一个扩容技巧就是二倍扩容。 iiappend()         追加这里简化为追加一段字符串。 //尾插字符串直接reserve到指定长度字符串 string string::append(const char str) {int len strlen(str);if (len _size _capacity){reserve(len _size);//不改变size}//扩容完毕strcpy(_str _size, str);_size len;return *this; }         首先要先保存原来的len这样如果需要扩容在扩容完毕之后只需更新_size为原_sizelen即可。         否则如果不保存len在需要扩容的情况下就会出现问题了 ## ## iiioperator复用上两函数即可         尾插一个字符 string string::operator(char ch) {push_back(ch);return this; }尾插一个字符串 string string::operator(const char str) {append(str);return *this; } ivinsert()         在任意位置插入一个字符 //插入一个字符 //用push_back逻辑来扩容 string string::insert(size_t pos, const char ch) {assert(pos 0 pos _size);if (_size _capacity){int Newcapacity _capacity 0 ? 4 : 2 * _capacity;reserve(Newcapacity);//不改变size}int end _size1;//细节问题int与size_t参与比较//int隐式类型转化为size_t//size_t(-1)会变成很大的整数while(endpos){_str[end] _str[end-1];–end;}_str[pos] ch;_size 1;return this; }          在任意位置插入一个字符串 //插入一个字符串 //用reserve逻辑扩容 string string::insert(size_t pos, const char str) {assert(pos 0 pos _size);int len strlen(str);if (len _size _capacity){reserve(len_size);}int end _size len;while (endposlen-1){_str[end] _str[end - len];–end;}memmove(_str pos, str, len);_size len;return *this; } v,erase()         在任意位置处删除长度为len的字符串 string string::erase(size_t pos, size_t len)//两种情况删除部分stringpos之后全删 {assert(pos 0 pos _size);if ((len npos) ||(pos len _size))//全删的情况{_str[pos] \0;_size pos;}else//删除部分string{int end pos len;while (_str[end]!\0){_str[end - len] _str[end];end;}_str[end-len] \0;}return this; } 6串操作 i,find()         找字符 size_t string::find(const char ch, size_t pos) {for (size_t i pos; i _size; i){if (_str[i] ch){return i;}}return npos; }         找字符串         用到了strstr字符串匹配函数。 size_t string::find(const char str, size_t pos) {char* ret strstr(_str, str);return (size_t)(ret - _str); } ii,c_str()         返回C类型的字符串 const char* string::c_str() const {return _str; } iiisubstr()         得到字符串的子串 string string::substr(size_t pos, size_t len){assert(pos 0 pos _size);if ((len npos) || (pos len _size)){string sub(_str pos);return sub;}else{ string sub;sub.reserve(len);for (size_t i 0; i len; i){sub._str[i] _str[pos i];}sub._str[len] \0;sub._size sub._capacity len;return sub;}} 7成员常量 //特例const静态整形对象可声明定义和一,但是可能造成链接时的错误 const static size_t npos -1;         无符号整数size_t(-1)是一个很大的整数。 8流插入和流提取 i,operator() ostream operator(ostream out, const string s) {for (size_t i 0; i s._size; i){cout s._str[i];}cout endl;return out; } ii,operator()         cin的get函数可以提取空白字符和‘\n’这也是循环逻辑结束的条件。 //流提取改进用buf临时数组防止string频繁扩容 istream operator(istream in,string s) {s.clear();char buff[128] { 0 };char ch in.get();int i 0;while(ch ! ch ! \n){buff[i] ch;ch in.get();if (i 127){buff[i] \0;s buff;i 0;}}buff[i] \0;if (i ! 0){s buff;}return in; }         整体使用了用临时栈区数组的方式来减少扩容次数提高效率。 完 未经作者同意禁止转载