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string模拟实现(C++)
c++中string的模拟实现,面试必会知识点
目录
string是C++里面对于字符串处理非常方便的容器,不仅支持方括号加下标的访问,还内置各种接口,用起来嘎嘎爽。
前置注意事项:
在模拟实现的时候,我们需要自己开一块命名空间,避免跟库里的string发生冲突
需要对类和对象的相关知识有一定的了解,可翻阅我之前的文章
1. string成员变量
有点类似顺序表的实现(可看这篇文章),有一个size(数组大小)和capacity(数组容量),而string的本质是字符数组,有char*来记录数据
namespace myString
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
typedef const char* const_iterator;
// 提供接口来访问第一个元素和最后一个元素的下一位
iterator begin()
{
return _str;
}
const_iterator begin() const
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
const_iterator end() const
{
return _str + _size;
}
const_iterator begin() const
{
return _str;
}
const_iterator end() const
{
return _str + _size;
}
// 获取大小和容量的接口
// 这里要用const修饰成员函数,保证const对象也可以调用
size_t size() const
{
return _size;
}
size_t capacity() const
{
return _capacity;
}
bool empty() const
{
return _size == 0;
}
//获取C类型的字符串
const char* c_str() const
{
return _str;
}
private:
char* _str = nullptr;
size_t _size = 0;
size_t _capacity = 0;
public:
static const size_t npos;
};
}
【补充】这里的npos一般赋值为-1,用来表示字符串的末尾,因为-1在无符号整型中为2^32-1,大小约为4G,所以一般不会达到,所以用来表示末尾,通常作缺省值使用。或者在查找不到需要的字符(字符串)时作为返回值表示查找失败。
2. 构造和析构
(1)构造函数
string(const char* str = "")
:_size = strlen(str)
{
_capacity = _size;
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
(2)拷贝构造
注意要新开一块空间再将数据拷贝过来,否则两个指针指向同一块空间时,当其中一个发生改变另一个也会变,而且在析构时同一块空间析构两次会引发程序的崩溃,而这也就是我们常说的浅拷贝。
而深拷贝就是先开一块新的空间,再将数据依次拷过去,可以有效地避免上述情况的发生。
// 版本一
string(const string& s)
{
_str = new char[s.capacity() + 1];
strcpy(_str, s._str);
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
版本二复用了(1)构造函数,同时写了一个swap函数
Q:有小伙伴就问了,为什么不直接用库里的swap呢?
可以看到这里要调用一次拷贝构造,两次赋值,还得调用析构把c析构掉
代价太大,所以我们不如自己实现一个
这里要用std限定住范围是因为swap会先从就近的swap开始找,但是由于参数个数不匹配,所以就会报错。
// 版本二
void swap(string& s)
{
std::swap(_str, s._str);
std::swap(_size, s._size);
std::swap(_capacity, s._capacity);
}
string(const string& s)
{
string tmp(s._str);
swap(tmp);
}
(3)析构函数
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
3. reserve和resize
【区分reserve和resize】
reserve:只是开空间,而且如果请求的空间大小小于已有大小,不会缩容
resize:若扩大,并赋值给对应的插入值,默认为'\0';若给的大小小于size则缩容到对应大小
void reserve(size_t n)
{
if(n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n + 1];
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}
void resize(size_t n, char c = '\0')
{
if(n <= _size)
{
_str[n] = '\0';
_size = n;
}
else
{
reserve(n);
for(size_t i = _size; i < n; i++)
_str[i] = c;
_str[n] = '\0';
_size = n;
}
}
4. find
查找不需要修改对应的成员函数,所以使用const成员函数
strstr返回的就是在某个位置之后找某个对应的子串,返回首元素的地址
// 返回c在string中第一次出现的位置
size_t find (char c, size_t pos = 0) const
{
assert(pos < _size);
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 find (const char* s, size_t pos = 0) const
{
assert(pos < _size);
const char* p = strstr(_str + pos, s);
if(p)
return p - _str; // 指针减指针得两者之间的元素个数
else
return npos;
}
5. insert和erase
void insert(size_t pos, char c)
{
if(_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
int end = _size + 1;
while(end > pos)
{
_str[end] = _str[end - 1];
end--;
}
_str[pos] = c;
_size++;
}
void 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 - 1)
{
_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
void erase(size_t pos, size_t len = npos)
{
aasert(pos < _size);
if(len == npos || pos + len >= _size)
{
_str[pos] = '\0';
_size = pos;
}
else
{
strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
_size -= len;
}
}
6. push_back和append
老思路,扩容扩二倍;记得加回 '\0'
void push_back(char c)
{
if (_size == _capacity)
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
_str[_size] = c;
_str[++_size] = '\0';
}
【版本二】复用insert
void push_back(char c)
{
insert(_size, c);
}
append:不要忘记扩容!!因为传进来的是c类型字符串,所以直接使用strlen
void append(const char* str)
{
size_t len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
reserve(_size + len);
strcpy(_str + _size, str);
_size += len;
}
7. 重载
(1)方括号重载
char& operator[](size_t index)
{
assert(index < _size);
return _str[index];
}
const char& operator[](size_t index) const
{
assert(index < _size);
return _str[index];
}
(2)比较大小
注意strcmp函数是c语言的接口,需要转成const char*才能传参
bool operator==(const string& s1, const string& s2)
{
int ret = strcmp(s1.c_str(), s2.c_str());
return ret == 0;
}
bool operator<(const string& s1, const string& s2)
{
int ret = strcmp(s1.c_str(), s2.c_str());
return ret < 0;
}
bool operator<=(const string& s1, const string& s2)
{
return s1 < s2 || s1 == s2;
}
bool operator>(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 <= s2);
}
bool operator>=(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 < s2);
}
bool operator!=(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 == s2);
}
(3)流提取和流插入
【注意点】
a. 范围for的底层是迭代器,所以需要先定义迭代器 const begin() 和 const end() 之后才能使用
b. 这里的流提取采用了“缓冲数组”的思路,避免了开辟空间不够用的问题
ostream& operator<<(ostream& _cout, const string& s)
{
for (auto e : s)
{
_cout << e;
}
return _cout;
}
istream& operator>>(istream& _cin, bit::string& s)
{
s.clear();
char buff[128];
char ch = _cin.get();
size_t i = 0;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i == 127)
{
buff[127] = '\0';
s += buff;
i = 0;
}
ch = _cin.get();
}
if (i > 0)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
}
return _cin;
}
// 获取一行信息(可包含空格)
istream& getline(istream& _cin, string& s)
{
s.clear();
char ch = _cin.get();
while (ch != '\n')
{
s += ch;
ch = _cin.get();
}
return _cin;
}
(4)尾插
直接复用push_back和append
string& operator+=(char c)
{
push_back(c);
return *this;
}
string& operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}
(5)赋值运算符
【版本一】
string& operator=(const string& s)
{
char* tmp = new char[s._capacity + 1];
strcpy(tmp, s._str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
return *this;
}
【版本二】
传参时,发生拷贝构造,所以交换之后不对原来的对象产生影响
string& operator=(string s)
{
swap(s);
return *this; //返回左值(支持连续赋值)
}
8. clear
void clear()
{
_str[0] = '\0';
_size = 0;
}
【代码汇总】
namespace myString
{
class string
{
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const string& s);
friend istream& operator>>(istream& _cin, string& s);
public:
typedef char* iterator;
typedef const char* const_iterator;
public:
string(const char* str = "")
:_size(strlen(str))
{
_capacity = _size;
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
string(const string& s)
{
_str = new char[s.capacity() + 1];
strcpy(_str, s._str);
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
string& operator=(const string& s)
{
char* tmp = new char[s._capacity + 1];
strcpy(tmp, s._str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
return *this;
}
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}
//
// iterator
iterator begin()
{
return _str;
}
const_iterator begin() const
{
return _str;
}
iterator end()
{
return _str + _size;
}
const_iterator end() const
{
return _str + _size;
}
/
// modify
void push_back(char c)
{
if (_size == _capacity)
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
_str[_size] = c;
_str[++_size] = '\0';
}
string& operator+=(char c)
{
push_back(c);
return *this;
}
void append(const char* str)
{
size_t len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
reserve(_size + len);
strcpy(_str + _size, str);
_size += len;
}
string& operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}
void clear()
{
_str[0] = '\0';
_size = 0;
}
void swap(string& s)
{
std::swap(_str, s._str);
std::swap(_size, s._size);
std::swap(_capacity, s._capacity);
}
const char* c_str() const
{
return _str;
}
/
// capacity
size_t size()const
{
return _size;
}
size_t capacity()const
{
return _capacity;
}
bool empty()const
{
return _size == 0;
}
void resize(size_t n, char c = '\0')
{
if (n <= _size)
{
_str[n] = '\0';
_size = n;
}
else
{
reserve(n);
for (size_t i = _size; i < n; i++)
_str[i] = c;
_str[n] = '\0';
_size = n;
}
}
void reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n + 1];
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}
/
// access
char& operator[](size_t index)
{
assert(index < _size);
return _str[index];
}
const char& operator[](size_t index) const
{
assert(index < _size);
return _str[index];
}
/
//relational operators
// 返回c在string中第一次出现的位置
size_t find(char c, size_t pos = 0) const
{
assert(pos < _size);
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 find(const char* s, size_t pos = 0) const
{
assert(pos < _size);
const char* p = strstr(_str + pos, s);
if (p)
return p - _str;
else
return npos;
}
// 在pos位置上插入字符c/字符串str,并返回该字符的位置
void insert(size_t pos, char c)
{
if (_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
int end = _size + 1;
while (end > pos)
{
_str[end] = _str[end - 1];
end--;
}
_str[pos] = c;
_size++;
}
void 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 - 1)
{
_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
void erase(size_t pos, size_t len = npos)
{
assert(pos < _size);
if (len == npos || pos + len >= _size)
{
_str[pos] = '\0';
_size = pos;
}
else
{
strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
_size -= len;
}
}
private:
char* _str;
size_t _capacity;
size_t _size;
public:
static const size_t npos;
};
const size_t string::npos = -1;
void swap(string& x, string& y)
{
x.swap(y);
}
bool operator<(const string& s1, const string& s2)
{
int ret = strcmp(s1.c_str(), s2.c_str());
return ret < 0;
}
bool operator==(const string& s1, const string& s2)
{
int ret = strcmp(s1.c_str(), s2.c_str());
return ret == 0;
}
bool operator<=(const string& s1, const string& s2)
{
return s1 < s2 || s1 == s2;
}
bool operator>(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 <= s2);
}
bool operator>=(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 < s2);
}
bool operator!=(const string& s1, const string& s2)
{
return !(s1 == s2);
}
ostream& operator<<(ostream& _cout, const string& s)
{
for (auto e : s)
{
_cout << e;
}
return _cout;
}
istream& operator>>(istream& _cin, string& s)
{
s.clear();
char buff[128];
char ch = _cin.get();
size_t i = 0;
while (ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i == 127)
{
buff[127] = '\0';
s += buff;
i = 0;
}
ch = _cin.get();
}
if (i > 0)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
}
return _cin;
}
istream& getline(istream& _cin, string& s)
{
s.clear();
char ch = _cin.get();
while (ch != '\n')
{
s += ch;
ch = _cin.get();
}
return _cin;
}
};
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