【C++】string的底层原理及实现
文章目录
- string类的存储结构
- 默认成员函数
- 构造函数
- 析构函数
- 拷贝构造函数
- 赋值重载
- 容量操作
- size()
- capacity()
- reserve()
- resize()
- clear()
- 遍历与访问
- operator[ ]
- 迭代器范围与for
- 增删查改
- push_back()
- pop_back()
- append()
- operator+=
- insert()
- erase()
- c_str()
- find()
- substr()
- 非成员函数
- operator+
- 关系运算符
- 流插入
- getline()
本篇参考C++string类参考手册，实现一些string的常用接口，接口原型在该网站查阅。
string类的存储结构
string类的底层实际上是char类型的顺序表，所以结构上也比较相似。
namespace lw { class string { public: static const size_t npos; private: size_t _size;//有效数据个数 size_t _capacity;//可存储的容量 char* _str;//指向字符串起始位置的地址 }; const size_t string::npos = -1; };STL源码中，许多整型变量类型都是size_t无符号整型（没有负值）；npos是string类常用到的一个值，有些函数的参数或者返回值是npos，并且这个值设为-1（表示232-1），参考标准库中的定义。
为什么string定义在一个命名空间中?
我们如果展开了标准库using namespace std; 那string默认使用的就是标准库中的。如果不展开标准库，那么所有的cin和cout都需要加上std:: 比较繁琐。
用一个命名空间对我们自己实现的string类进行封装，可以方便我们随时测试代码，与库里的string类进行测试对比，只需要改::前面的作用域即可。
#include using namespace std; int main() { string s("hello world");//默认标准库 std::string s("hello world");//标准库 lw::string s("hello world");//自己定义的类 cout //strcpy(_str, str);//strcpy也可以，只是为了与后面统一，换成memcpy memcpy(_str, str, _size + 1);//'\0'也要拷贝 } delete[] _str; _str = nullptr; _size = _capacity = 0; } _str = new char[s.capacity() + 1];//多一个空间给'\0' //strcpy(_str, s._str);//遇到'\0'终止，后面内容无法拷贝 memcpy(_str, s._str, s._size + 1);//末尾'\0'也拷贝过来 _size = s._size; _capacity = s._capacity; } if (this != &s) { char* tmp = new char[s._capacity + 1]; memcpy(tmp, s._str, s._size + 1); delete[] _str;//释放原始空间 _str = tmp; _size = s._size; _capacity = s._capacity; } return *this;//支持连续赋值 } std::swap(_str, s._str); std::swap(_size, s._size); std::swap(_capacity, s._capacity); } //现代写法 string& operator=(string s)//不能传引用也不能加const { swap(s); return *this; } return _size; } return _capacity; } if (n _capacity) { char* tmp = new char[n + 1]; //strcpy(tmp, _str);//错误，无法拷贝'\0'后面的内容 memcpy(tmp, _str, _size + 1); delete[] _str; _str = tmp; _capacity = n; } }hr / h3resize()/h3 presize()只改变有效数据个数，不会改变容量。/ppn > _size：缩小长度为n，多余内容删掉。n
void resize (size_t n); void resize (size_t n, char c);
库里的resize()函数有两个版本，同样我们可以合成一个版本，第二个参数给缺省值\0即可。
void resize(size_t n, char ch = '\0') { assert(n >= 0); if (nclear()
void clear() { _size = 0; _str[0] = '\0'; }遍历与访问
operator[ ]
需要实现两个版本：普通对象调用[ ]可读可写，const对象调用[ ]只可读不可写。
char& operator[](size_t pos)//可读可写 { assert(pos迭代器范围与for
迭代器不一定是指针，而string的迭代器我们可以用指针来模拟实现。将指针重命名为迭代器。
typedef char* iterator;//普通迭代器 可读可写 iterator begin() { return _str; } iterator end() { return _str + _size; } typedef const char* const_iterator;//const迭代器 只可读 const_iterator begin() const { return _str; } const_iterator end() const { return _str + _size; }左闭右开区间，所以begin()返回字符串起始位置，end()返回末尾字符的下一个位置\0。
范围for
实现迭代器后，我们就可以使用范围for了。范围for是C++11的新语法，它的底层是傻瓜式地替换成迭代器，支持迭代器就支持范围for。
int main() { lw::string s1("hello world"); lw::string::iterator it = s1.begin(); while (it != s1.end()) { *it += 1; cout cout if (_size == _capacity) { reserve(_capacity == 0 ? 10 : _capacity * 2); } _str[_size++] = ch; _str[_size] = '\0'; } assert(_size 0); _size--; _str[_size] = '\0'; } size_t len = strlen(str); if (_size + len _capacity) { reserve(_size + len); } //strcpy(_str + _size, str);//strcat效率O(n+m) strcpy效率O(m) memcpy(_str + _size, str, len + 1);//末尾的'\0'也要拷贝 _size += len; return *this; } string& append(const string& s) { if (_size + s._size _capacity) { reserve(_size + s._size); } memcpy(_str + _size, s._str, s._size + 1);//末尾的'\0'也要拷贝 _size += s._size; return *this; } push_back(ch); return *this; } string& operator+=(const char* str) { append(str); return *this; } string& operator+=(const string& s) { append(s); return *this; } assert(pos reserve(_size + n); } for (size_t end = _size; end = pos; end--) { //pos==0时end会减到-1 //无符号整型 end=-1时表示42亿多 不加判断会无限循环 if (end == npos) { break; } _str[end + n] = _str[end]; } for (size_t i = 0; i = _size) { //pos及pos后面所有字符都删掉 _size = pos; _str[_size] = '\0'; } else { memcpy(_str + pos, _str + pos + len, len); _size -= len; } return *this; }c_str()
返回字符串首地址，以\0结束。这个接口主要是用来兼容C语言的。
const char* c_str() const { return _str; }find()
find查找失败会返回npos，找到则返回下标
//查找字符 size_t find(char ch, size_t pos = 0) { assert(possubstr()
返回子串
string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) const { assert(pos _size) { n = _size - pos; } string tmp; for (size_t i = 0; i非成员函数
operator+
实际上+操作符很少用，直接用+=更方便省事；这里只实现了一个接口，重载为友元函数。
string operator+(const string& s1, const string& s2) { string tmp(s1); tmp += s2; return tmp; }关系运算符
C++官方手册中，每种运算符都有3种重载版本，这里每个只实现了一种，重要的是理解本质，加深对string的理解。
为什么用C语言的memcmp函数进行字节上的比较，不用strcmp？
因为strcmp遇到\0终止，而string不看\0，以_size为终止。
当然也可以不用memcmp，遍历每个字符进行比较。
bool operator==(const string& s1, const string& s2) { return s1._size == s2._size && memcmp(s1._str, s2._str, min(s1._size, s2._size)) == 0; } bool operator int ret = memcmp(s1._str, s2._str, min(s1._size, s2._size)); return ret == 0 ? s1._size 永远无法读取空格和换行，程序会一直运行一直可以输入。3.如果字符串前面有空格或者换行，标准库的>>会默认清理空格和换行。所以要预先处理前面的空格和换行。
istream& operator>>(istream& in, string& s) { s.clear();//清空之前的内容 char ch = in.get();//可以读取空格和换行 //处理掉缓冲区前面的空格或者换行 while (ch == ' ' || ch == '\n') { ch = in.get(); } while (ch != ' ' && ch != '\n') { s += ch; ch = in.get(); } return in; }getline()
getline可以自定义读取的分隔符，遇到分隔符就不再读取，字符参数默认为\n，换行截断。
istream& getline(istream& in, string& s, char delim = '\n') { s.clear();//清空之前的内容 char ch = in.get(); while (ch != delim) { s += ch; ch = in.get(); } return in; }整体代码->：string模拟实现代码
免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理! 部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理! 图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库和百度，360，搜狗等多加搜索引擎自动关键词搜索配图，如有侵权的图片，请第一时间联系我们，邮箱：ciyunidc@ciyunshuju.com。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!
