【C++干货铺】剖析string | 底层实现

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C++专栏：C++干货铺

代码仓库：Gitee

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目录

成员变量

成员函数

构造和拷贝构造

赋值重载

析构函数

operator[ ]

size

迭代器 

reserve（扩容函数）

push_back(尾插函数）

append（尾插一个字符串）

pos位置插入字符

pos位置插入字符串

删除pos位置的n个字符

rsize

find（查找字符和查找子串）

substr（获取子串）

clear（清除数据）

其他的操作符重载

成员变量

clsss string
{
    private:
	char* _str;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
    public:
	const static size_t npos;
}

string实际上是一个字符类型的顺序表，因此需要动态开辟空间。_str是指向动态开辟的空间，_size用来表示有效数据的个数，_capacity表示容量。

成员函数

构造和拷贝构造

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);
			_capacity = s._capacity;
			_size = s._size;
		}

全缺省有参构造即可以实现有参构造，又可以实现无参构造。使用无参构造时，这里的str什么都不用放，里面面默认含有一个'\0'.这里使用初始化列表，要注意初始化的顺序和成员变量的顺序相同。

赋值重载

	String& operator=(const String& s)
	{
		if (this != &s)
		{
			char* tmp = new char[s._capacity + 1];
			strcpy(tmp, s._str);
			delete[] _str;
			_str = tmp;
			_size = s._size;
			_capacity = s._capacity;
		}
		return* this;
	}

这里不可以直接对_str重新开辟空间，否则会造成内存泄漏，需要一个中间变量。

析构函数

		~string()
		{
			delete _str;
			_str = nullptr;
			_size = 0;
			_capacity = 0;

		}

因为要动态内存开辟，所以要手动释放内存。

operator[ ]

char& operator[](size_t pos)
	{
		return _str[pos];
	}

返回字符的引用，用来读写字符。

	const char& operator[](size_t pos)const
	{
		return _str[pos];
	}

返回字符串的引用，const修饰适用于静态创建的对象，只读不可写。

size

	size_t size()const
	{
		return _size;
	}

配合operator[ ]可以实现，对一个对象的读写。

迭代器

    typedef char* iterator;
	typedef const char* c_iterator;
	c_iterator begin()const
	{
		return _str;
	}
	c_iterator end()const
	{
		return _str + _size;
	}
	iterator begin()
	{
		return _str;
	}
	iterator end()
	{
		return _str + _size;
	}

begin和end函数分别返回字符串的头指针和尾指针，配合循环实现迭代器的读和写。

reserve（扩容函数）

	void reserve(size_t n)
	{
		if (n > _capacity)
		{
			char* tmp = new char[n + 1];
			strcpy(tmp, _str);
			delete[] _str;
			_str = tmp;
			_capacity = n;
		}
	}

当传入的值大于容量时进行扩容，不可以直接对_str扩容要使用中间变量，防止内存泄漏。

push_back(尾插函数）

	void push_back(char a)
	{
	 //先判断容量满没满
		if (_capacity == _size)
		{
			reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
		}
		_str[_size] = a;
		_size++;
		_str[_size] = '\0';
	}

通过_size和_capacity判断容量是否满了，满了的话调用扩容函数。这里要注意如果是一个空对象，进行尾插时，_capacity为0要对_capacity使用三目操作符判断。并且要在尾插结束后加入'\0'，因为字符串的结尾要为'\0'。

append（尾插一个字符串）

	void append(const char* str)
	{
		size_t len=strlen(str);
		if (len + _size > _capacity)
		{
			reserve(len + _size);
		}
		strcpy(_str + _size, str);
		_size += len;
	}

求出插入字符串的长度和有效数据相加判断容量是否足够，不够的话调用reverse函数扩容。

最后在尾指针的位置开始将插入的字符串拷贝进去。

pos位置插入字符

	void insert(size_t pos, char ch)
	{
		if (_size == _capacity)
		{
			reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
		}
		int end = _size;
		while (end >= (int)pos)
		{
			_str[end + 1] = _str[end];
			end--;
		}
		_str[pos] = ch;
		_size++;
	}

进行数据的写入一定要判断容量是否足够，移动字符时会发生整形提升造成死循环，要将size_t类型的pos强转成int类型 。移动结束后在pos位置插入字符，修改有效数据的个数。

pos位置插入字符串

	void insert(size_t pos, const char* str)
	{
		size_t len = strlen(str);
		if (len + _size > _capacity)
		{
			reserve(_size + len);
		}
		int end = _size;
		while (end >= (int)pos)
		{
			_str[end + len] = _str[end];
			--end;
		}
		strncpy(_str + pos, str,len);
		_size += len;
	}

和尾插字符串差不多，但是在拷贝时从pos位置拷贝len个字符。最后修改有效数据的个数。

删除pos位置的n个字符

	void erase(size_t pos, size_t len = npos)
	{
		if (len == npos || pos + len > _size)
		{
			_size = pos;
			_str[_size] = '\0';
		}
		else
		{
			int begin = pos+len;
			while (begin <= _size)
			{
				_str[begin-len] = _str[begin];
				begin++;
			}
			_size = _size - len;
		}
	}

这是一个全缺省函数，当传入删除的长度时便表示删除从pos位置开始的所有数据。 就直接将有效数据修改为pos，将pos位置的值置为'\0'。

rsize

	void rsize(size_t n, char ch = '\0')
	{
		if (n <= _size)
		{
			_str[n] = '\0';
			_size = n;
		}
		else
		{
			reserve(n);
			while (_size < n)
			{
				_str[_size] = ch;
				_size++;
			}
			_str[_size] = '\0';
		}
	}

半缺省函数，当n小于有效数据时相当于删除有效数据。当n大于有效数据时候先开辟空间在循环设置字符。

find（查找字符和查找子串）

	size_t find(char ch, size_t pos = 0)
	{
		for (size_t i = pos; i < _size; i++)
		{
			if (_str[i] == ch)
			{
				return i;
			}
		}
		return npos;
	}
	size_t find(const char* sub, size_t pos = 0)
	{
		const char* p = strstr(_str + pos, sub);
		if (p)
		{
			return p - _str;
		}
		else
		{
			return npos;
		}
	}

对于字符的查找使用循环遍历查找；对于字符串使用strstr库函数查找，在使用指针相加得到位置；

substr（获取子串）

	string substr(size_t pos, size_t len = npos)
	{
		string s;
		size_t end = pos + len;
		if (len == npos || pos + len >= _size)
		{
			len = _size - pos;
			end = _size;
		}

		s.reserve(len);
		for (size_t i = pos; i < end; i++)
		{
			s += _str[i];
		}

		return s;
	}

这里也要判断获取的长度，当len未输入值时候表示取到结尾。创建一个新的对象，将获取的每个字符 存到新的对象中，最后返回该对象。

clear（清除数据）

	void clear()
	{
		_str[0] = '\0';
		_size = 0;
	}

将有效数据的个数设置成0即可，并不用释放空间；

其他的操作符重载

	//+=重载 相当于尾插
	String& operator +=(char ch)
	{
		push_back(ch);
		return *this;
	}
	String& operator += (const char* str)
	{
		append(str);
		return *this;
	}
	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)
	{
		return (*this < s) || (*this == s);
	}
	bool operator>(const String& s)
	{
		return !(*this <= s);
	}
	bool operator>=(const String& s)
	{
		return !(*this < s);
	}
	bool operator<(const String& s)
	{
		return !(*this >= s);
	}
	bool operator!=(const String& s)
	{
		return !(*this == s);
	}

今天对string的底层模拟实现的分享到这就结束了，希望大家读完后有很大的收获，也可以在评论区点评文章中的内容和分享自己的看法。您三连的支持就是我前进的动力，感谢大家的支持！！！