东莞++网站建设,赤峰市建设网站,上海殷行建设网站,大人小孩做网站前文大家好#xff0c;本篇文章主要是讲解一下string一些常用接口的模拟实现。众所周知#xff0c;在日常生活中#xff0c;字符串无处不在#xff0c;如just do it,中国,一坤年等#xff0c;想要在计算机上将这些字符展现出来就需要用到string类#xff0c;而对我们C程序…前文大家好本篇文章主要是讲解一下string一些常用接口的模拟实现。众所周知在日常生活中字符串无处不在如just do it,中国,一坤年等想要在计算机上将这些字符展现出来就需要用到string类而对我们C程序员来说能否模拟实现string是对我们基本功的一个重要考验。话不多说下面就开始模拟实现。(文末有源代码需要自取)一常用接口的实现ps为了和库里面的string区分开所以我们新创了一个命名空间名字为mjw我们将在里面实现string。本次模拟成员变量如下定义1.1 构造函数如图所示上面是库中string构造函数的各个函数重载其中比较常用的是的是(1)无参构造函数,(2)拷贝构造函数,(4)有参构造函数。1.1.1 有参/无参构造函数由于无参构造函数其实就是传字符 所以我们将(1)(4)合到一起实现(1)将作为(4)的缺省参数实现。在写代码时我们需要注意两点1. strlen(str)计算的时\0前面的字符数量所以在开空间时要加上\0的位置2. 开空间要注意有可能开辟失败所以我们先创建一个指针ptr开空间成功后再将ptr赋值给_str3.字符串的拷贝我们直接用strcpy实现下面简单介绍一些strcpy的用法如上图所示strcpy的作用是将source中的内容拷贝到destination指向的空间 //有参构造函数无参利用缺省参数实现string(const char* str ):_size(strlen(str)){//由于strlen计算的是/0前面字符的数量//所以实际空间要留出/0的位置也就是要多开辟一个空间_capaicty strlen(str)0?3:strlen(str);char* ptr new char[_capacity 1];strcpy(ptr, str);_str ptr;}1.1.1 拷贝构造函数拷贝构造函数的逻辑和构造函数类似但是需要注意不要用默认拷贝构造函数那样看起来是拷贝成功实际上两个指针指向的是同一个空间。这里就涉及到深浅拷贝的问题。浅拷贝就会造成如下问题(用的是之前类和对象的图原谅我偷懒啦)因此如果一个类中涉及到资源管理那么其拷贝构造函数赋值重载函数析构函数都需要显示给出都需要按照深拷贝的方式提供。拷贝构造函数代码如下//拷贝构造函数string(const string s):_size(s.size()){_capaicty s._capacity;char* ptr new char[_capacity 1];strcpy(ptr, s._str);_str ptr;}1.2析构函数将开辟的空间释放然后将_str置空即可一定要注意开辟和释放所用关键字要配对(new []/delete[])代码如下 //析构函数~string(){delete[] _str;_str nullptr;_size _capacity 0;}1.3 []运算符重载由于[]访问字符串比较方便所以我们为了后续方便测试我们将[]运算符重载放到第三个实现。为了应对不同情况的权限问题所以我们打算完成上面的两个函数重载这里需要注意的点就是要保证pos值的合法性也就是pos_size.代码如下 //[]重载char operator[](size_t size){assert(!(size _size));return _str[size];}const char operator[](size_t size) const//应对只用[]遍历不修改的权限问题{assert(!(size _size));return _str[size];}1.4 返回_size/返回_str的地址/返回_capacity三个个比较简短却又不能缺少的接口没什么难度就不做赘述了。代码如下 //返回sizesize_t size() const{return _size;}//返回_str地址const char* c_str(){return _str;}//返回capacitysize_t capacity() const{return _capacity;}1.5赋值函数重载如上图所示如果是第三种情况两个长度相等那么容量不用变如果是第一种情况s1的长度小于s2要将s1赋值给s2直接拷贝即可但是此时会有一个问题那就是有大量空间浪费掉了第二种情况s1的长度大于s2想要将s1赋值给s2s2就要扩容但是new不支持扩容所以我们只能将s2原来空间释放重新开辟一个和s1一样大的空间再将s1的内容拷贝过去。综上所述我们为了满足每一种的情况采取第二种的应对方法就是将原来空间释放掉重新开辟一个空间进行拷贝。代码如下//赋值string operator(const string s){if (this ! s)//s1s1的情况{//new开辟失败的时候赋值没有实现但s1却已经被破坏/*delete[] _str;_str new char[s._capaicty 1];_size s._size;_capaicty s._capaicty;strcpy(_str, s._str);*/char* ptr new char[s._capaicty 1];strcpy(ptr, s._str);delete[] _str;_str ptr;_size s._size;_capaicty s._capaicty;}return *this;}1.6 迭代器迭代器(Iterator)是一个对象它的工作是遍历并选择序列中的对象它提供了一种访问一个容器(container)对象中的各个元素而又不必暴露该对象内部细节的方法。string的迭代器实现方式比较简单用typedef就可以实现。代码如下//迭代器typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str _size;}//const修饰的迭代器const_iterator begin() const{return _str;}const_iterator end() const{return _str _size;}但是由于string中的[]更加方便所以迭代器用的地方比较少但是后面的list迭代器用处很大。1.7 reserve(扩容)扩容函数接口是我们后面模拟插入尾插等必不可少的接口虽然很重要但是实现还是比较简单的。reserve接口的实现和赋值函数重载的实现一致都是把原来的空间销毁然后新开空间。代码如下 //扩容和赋值的思路类似void reserve(const size_t n){if (_capacity n){//开n1的空间是要给/0留一个空间char* ptr new char[n 1];//防止开空间失败所以先用ptr接收成功后在赋值给_strstrcpy(ptr, _str);delete[] _str;_str ptr;_capacity n;}}1.8 insert(重点)insert接口实现是string模拟中比较重要的一个点后面的尾插可以复用这个而且这一部分的细节比较多需要多注意。对于intsert部分我们打算实现两个函数重载1.在pos位置插入字符串 2.在pos位置插入字符1.8.1 insert(插入字符串)insert:在指定的位置插入字符或者字符串插入字符串的大体逻辑如下首先检查是否需要扩容然后在将pos位置往后的字符往后挪len(要插入的字符串的长度)个位置给要插入的字符串留出足够的位置然后拷贝字符串。注意:最后的拷贝字符串可以手动拷贝我们这里选择的是用库里的函数strncpy进行拷贝相比与strcpystrncpy的控制更加精准strncpy简单介绍函数的作用大致为从source中拷贝num个字符到destination中代码如下//在pos的位置插入字符串sstring insert(size_t pos, const string s){assert(pos _size);//检查pos是否合法int len s.size();//检查扩容if (_size len _capacity){reserve(_size len);}size_t end _size;//pos的数据及后面的数据向后挪len个位置while (end pos){_str[end len] _str[end];end--;}//插入字符串//strcpy(_str pos, s._str);strncpy(_str pos, s._str,len);_size len;return *this;}插入的基本功能差不多完成了但是其中还有一个小bug不知道铁子们发现没有那就是当pos为0时循环会进入死循环。注意此时end为0按照我们的逻辑来看下一步为-1就该跳出循环了。实际上并不是我们想的那样end变成-1而变成了最大值这是因为什么呢因为end和pos的类型都是size_t而size_t实际上是unsignen int,因此当end为0进行--时就直接变成了最大值.那么有没有避免这种情况的方法答案肯定是有的如1. 将end和pos的类型都变成int但是这样就和库中的参数不同有违我们模拟的初衷ps:如果只改变end的类型在比大小的时候仍会被强制转成size_t当然也可以在比的时候把pos强制转出int但是这样可能会导致数据失真。2. 改变循环逻辑如上所示这样以来end的最小值不会再低于0这样就不会因为是无符号整形导致永远是正数从而导致死循环。改良后的代码//在pos的位置插入字符串sstring insert(size_t pos, const string s){assert(pos _size);//检查pos是否合法int len s.size();//检查扩容if (_size len _capacity){reserve(_size len);}size_t end _sizelen;//pos的数据及后面的数据向后挪len个位置/*while (end pos){_str[end len] _str[end];end--;}*/while (end pos len - 1){_str[end] _str[end - len];end--;}//插入字符串//strcpy(_str pos, s._str);strncpy(_str pos, s._str,len);_size len;return *this;}1.8.2 insert(插入字符)插入字符和插入字符串一样其实就是把插入字符串中的len变成1就是插入字符。//在pos的位置插入字符chstring insert(size_t pos, const char ch){assert(pos _size);//检查pos是否合法//检查扩容if (_size 1 _capacity){reserve(_capacity * 2);//二倍扩容}size_t end _size1;while (end pos){_str[end] _str[end-1];end--;}_str[pos] ch;_size;return *this;}1.9 eraseerase:在pos位置往后(包括pos)删除len个字符当len_size时默认pos后面的数据删完即可。erase情况分三种lennpos,len_size,lensize.因为len类型为size_t而npos值恒定为-1所以前两种情况可以归为一种就是len_size.代码如下://erase,在pos位置往后(包括pos)删除n/npos个字符string erase(size_t pos 0, size_t len npos){assert(pos _size);//检查pos是否合法if (len npos || len _size){_str[pos] \0;_size pos;}else{//将pos后面的数据都向前挪len个位置//1.手动挪//size_t cur pos;//while (cur _size - len)//{// _str[cur] _str[cur len];// cur;//}//2.strcpystrcpy(_str pos, _str pos len);_size - len;}1.10 push_back(尾插字符)和append(尾插字符串)1.10.1 push_back实现方法1.检查扩容然后直接插入2.复用insert(插入字符)//尾插字符void push_back(char ch){//1.检查扩容然后直接插入//检查扩容//if (_size 1 _capacity)//{// reserve(_capacity*2);//二倍扩容//}当前_size指向的是原字符串\0的位置此时赋值\0会被覆盖所以需要在后面补上\0//_str[_size] ch;//_size;//_str[_size] \0;//2.复用insertinsert(_size, ch);}1.10.2 append我们要实现的是上面的第一个函数重载实现方法:1.检查扩容然后用strcpy拷贝2. 复用insert(插入字符串)//尾插字符串void append(const string s){//1.检查扩容然后用strcpy拷贝//int len s._size;检查扩容//if (_size len _capacity)//{// reserve(_size len);//按需扩容//}//strcpy(_str _size, s._str);//_size len;//2. 复用insert(插入字符串)insert(_size, s);}1.11 操作符重载我们要实现上图的第一个和第三个函数重载实现方式:复用push_back(尾插字符)和append(尾插字符串)即可//重载 复用尾插和尾插字符串//字符//1.字符string operator(const char ch){push_back(ch);return *this;}//2.字符串string operator(const string s){append(s);return *this;}1.12 resizeresize:重新规划_size的大小注意不是_capacity的大小而是元素的个数。resize的实现分为以下情况代码实现void resize(size_t n, char ch \0){if (n _size){_size n;_str[_size] \0;}else{//判断扩容if (n _capacity){reserve(n);}for(int i _size; i n; i){_str[i] ch;}_size n;_str[_size] \0;}}1.13 swap写交换函数的时候尽量不要直接复用库里的swap函数下面代码会解释。//交换函数//swap(s1,s2);//和上面库中的交换函数比类中的交换函数效率更高//因为库中函数需要调用三次构造函数构造s1,s2//而类中的交换函数可以直接引用传参不需要调用构造函数void swap(string s){//用库中的swap函数前面要加std//不然会优先调用当前类中的swap函数参数不对会出错std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}1.14 (流插入)和(流提取)重载流插入流提取都不能作为成员函数实现因为成员函数中*this永远是第一个参数所以在成员函数中实现只能实现这样的效果:s1cout所以我们一般是作为全局函数或者友元函数实现。1.14.1 (流插入)流插入我们采取一个范围for来实现//流插入ostream operator(ostream out,string s){for (auto ch : s){out ch;}return out;}1.14.2 (流提取)重载在写流提取重载前我们可以看看库中是如何运行的观察上面程序我们发现每次进行流提取会将字符串的原数据删除然后输入流提取的内容。ps在写入字符时要用istream中的get()函数如果直接用库中函数默认空格和\n会清除缓存导致ch无法读取从而无法停止循环如下所示因此需要用in.get()函数提取字符代码如下//流提取istream operator(istream in,string s){char ch in.get();//直接流提取输入默认 是单词的间隔s.erase();while (ch! ch ! \n){s ch;ch in.get();}return in;}二源码#pragma once
#include iostream
#include assert.h
using namespace std;
namespace mjw
{class string{public://迭代器typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str _size;}//const修饰的迭代器const_iterator begin() const{return _str;}const_iterator end() const{return _str _size;}//有参构造函数无参利用缺省参数实现string(const char* str ):_size(strlen(str)){//由于strlen计算的是/0前面字符的数量//所以实际空间要留出/0的位置也就是要多开辟一个空间_capacity strlen(str)0?3:strlen(str);char* ptr new char[_capacity 1];strcpy(ptr, str);_str ptr;}//拷贝构造函数string(const string s):_size(s.size()){_capacity s.capacity();char* ptr new char[_capacity 1];strcpy(ptr, s._str);_str ptr;}//[]重载char operator[](size_t size){assert(!(size _size));return _str[size];}const char operator[](size_t size) const//应对只用[]遍历不修改的权限问题{assert(!(size _size));return _str[size];}//返回sizesize_t size() const{return _size;}//返回_str地址const char* c_str(){return _str;}//返回capacitysize_t capacity() const{return _capacity;}//赋值string operator(const string s){if (this ! s)//s1s1的情况{//new开辟失败的时候赋值没有实现但s1却已经被破坏/*delete[] _str;_str new char[s._capaicty 1];_size s._size;_capaicty s._capaicty;strcpy(_str, s._str);*/char* ptr new char[s.capacity() 1];strcpy(ptr, s._str);delete[] _str;_str ptr;_size s._size;_capacity s.capacity();}return *this;}//比较大小// 对于不修改成员变量的函数尽量用const修饰一下//bool operator(const string s) const{return strcmp(_str, s._str) 0;}//bool operator(const string s) const{return strcmp(_str, s._str) 0;}//bool operator(const string s) const{return !(*this s) !(*this s);}// bool operator(const string s) const{return (*this s) || (*this s);}// bool operator(const string s) const{return !(*this s) || (*this s);}// !bool operator!(const string s) const{return !(*this s);}//扩容和赋值的思路类似void reserve(const size_t n){if (_capacity n){//开n1的空间是要给/0留一个空间char* ptr new char[n 1];//防止开空间失败所以先用ptr接收成功后在赋值给_strstrcpy(ptr, _str);delete[] _str;_str ptr;_capacity n;}}//尾插字符void push_back(const char ch){//1.检查扩容然后直接插入//检查扩容//if (_size 1 _capacity)//{// reserve(_capacity*2);//二倍扩容//}当前_size指向的是原字符串\0的位置此时赋值\0会被覆盖所以需要在后面补上\0//_str[_size] ch;//_size;//_str[_size] \0;//2.复用insertinsert(_size, ch);}//尾插字符串void append(const string s){//1.检查扩容然后用strcpy拷贝//int len s._size;检查扩容//if (_size len _capacity)//{// reserve(_size len);//按需扩容//}//strcpy(_str _size, s._str);//_size len;//2. 复用insert(插入字符串)insert(_size, s);}//重载 复用尾插和尾插字符串//字符//1.字符string operator(const char ch){push_back(ch);return *this;}//2.字符串string operator(const string s){append(s);return *this;}//void resize(size_t n, char ch \0){if (n _size){_size n;_str[_size] \0;}else{//判断扩容if (n _capacity){reserve(n);}for(int i _size; i n; i){_str[i] ch;}_size n;_str[_size] \0;}}//insert//在pos的位置插入字符chstring insert(size_t pos, const char ch){assert(pos _size);//检查pos是否合法//检查扩容if (_size 1 _capacity){reserve(_capacity * 2);//二倍扩容}size_t end _size1;while (end pos){_str[end] _str[end-1];end--;}_str[pos] ch;_size;return *this;}//在pos的位置插入字符串sstring insert(size_t pos, const string s){assert(pos _size);//检查pos是否合法int len s.size();//检查扩容if (_size len _capacity){reserve(_size len);}size_t end _sizelen;//pos的数据及后面的数据向后挪len个位置/*while (end pos){_str[end len] _str[end];end--;}*/while (end pos len - 1){_str[end] _str[end - len];end--;}//插入字符串//strcpy(_str pos, s._str);strncpy(_str pos, s._str,len);_size len;return *this;}//erase,在pos位置往后(包括pos)删除n/npos个字符string erase(size_t pos 0, size_t len npos){assert(pos _size);//检查pos是否合法if (len npos || len _size){_str[pos] \0;_size pos;}else{//将pos后面的数据都向前挪len个位置//1.手动挪//size_t cur pos;//while (cur _size - len)//{// _str[cur] _str[cur len];// cur;//}//2.strcpystrcpy(_str pos, _str pos len);_size - len;}return *this;}//交换函数//swap(s1,s2);//和上面库中的交换函数比类中的交换函数效率更高//因为库中函数需要调用三次构造函数构造s1,s2//而类中的交换函数可以直接引用传参不需要调用构造函数void swap(string s){//用库中的swap函数前面要加std//不然会优先调用当前类中的swap函数参数不对会出错std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}//析构函数~string(){delete[] _str;_str nullptr;_size _capacity 0;}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;static size_t npos;//static const size_t npos;两个是一样的};size_t string::npos -1;//流插入ostream operator(ostream out,string s){for (auto ch : s){out ch;}return out;}//流提取istream operator(istream in,string s){char ch in.get();//直接流提取输入默认 是单词的间隔s.erase();while (ch! ch ! \n){s ch;ch in.get();}return in;}}总结以上就是我们模拟实现的接口我们模拟实现string的目的不是造一个更好的轮子而是更加深入的了解string的各个常用接口希望能够对铁子们有所帮助。
