目录

一、std::swap和std::string::swap的区别

二、string的默认构造函数

1、构造函数

2、拷贝构造

3、赋值运算符重载

4、析构函数

三、string中的小接口

四、遍历接口的实现

1、对operator[]进行重载

2、迭代器

五、reserve和resize

六、插入删除查找相关接口

1、push_back、append、+=

2、insert和earse

3、find

七、流插入和流提取

八、模拟实现的string整体代码

一、std::swap和std::string::swap的区别

如果用std::swap交换两个string对象，将会发生1次构造和2次赋值，也就是三次深拷贝；而使用std::string::swap仅交换成员，代价较小。

二、string的默认构造函数

1、构造函数

string(const char* s = "")
{_size = strlen(s);//_size和_capacity均不包含'\0'_capacity = _size;_arr = new char[_size + 1];memcpy(_arr, s, _size + 1);
}

构造函数用缺省值，能够满足空串的构造。

这里设计_size和_capacity均不包含'\0'。_arr的空间多new一个，用于储存'\0'。

再将形参的内存拷贝至_arr中，即可完成构造。

2、拷贝构造

写法1：老老实实的根据string对象的私有变量进行拷贝构造。

string(const string& s)
{_size = s._size;//_size和_capacity均不包含'\0'_capacity = s._capacity;_arr = new char[_capacity + 1];memcpy(_arr, s._arr, _capacity + 1);
}

写法2：通过构造一个临时对象，将这个临时对象的私有变量全部和*this的私有变量交换。

注意拷贝构造需要先将_arr初始化为nullptr，防止后续tmp拿到随机地址。（tmp销毁将调用析构函数，对一块随机地址的空间进行析构程序将会崩溃）

void swap(string& s)
{std::swap(_arr, s._arr);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);
}
string(const string& s):_arr(nullptr)//防止交换后tmp._arr为随机值，析构出错
{string tmp(s.c_str());//构造swap(tmp);
}

3、赋值运算符重载

写法1：同样的老实人写法。这种写法要防止自己给自己赋值！

string& operator=(const string& s)
{if (this != &s)//防止自己给自己赋值{_size = s._size;_capacity = s._capacity;char* tmp = new char[_capacity + 1];delete[] _arr;_arr = tmp;memcpy(_arr, s._arr, _capacity + 1);}return *this;
}

写法2：通过构造临时变量tmp，完成赋值。这种写法无需担心自己给自己赋值的情况，并且_arr无需初始化为nullptr。 

void swap(string& s)
{std::swap(_arr, s._arr);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);
}
string& operator=(const string& s)
{string tmp(s.c_str());//构造swap(tmp);return *this;
}

4、析构函数

~string()
{_size = _capacity = 0;delete[] _arr;_arr = nullptr;
}

三、string中的小接口

//string的size()接口
size_t size()const//右const修饰*this，这样const和非const对象均可调用
{return _size;
}
//string的c_str()接口
const char* c_str()const
{return _arr;
}
//string的capacity()接口
size_t capacity()const
{return _capacity;
}
//string的clear()接口
void clear()
{_arr[0] = '\0';_size = 0;
}
//string的判空
bool empty()const
{return _size == 0 ? false : true;
}

如果函数形参不发生改变的，无脑加const修饰。

只有指针和引用会有const权限问题。

四、遍历接口的实现

1、对operator[]进行重载

char& operator[](size_t pos)//普通对象，可读可写
{assert(pos < _size);return _arr[pos];
}
const char& operator[](size_t pos)const//const对象，仅读
{assert(pos < _size);return _arr[pos];
}

让字符串进行下标式的访问，需要重载两个operator[]函数，正常对象去调可读可写，const对象调用只读。

2、迭代器

typedef char* iterator;
iterator begin()
{return _arr;
}
iterator end()//end指向字符串的'\0'
{return _arr + _size;
}

string的迭代器是字符指针，写完迭代器就可以用迭代器实现访问、修改了。

范围for的底层也是一个迭代器，但是范围for底层只认begin()和end(),如果和自己实现的迭代器接口名称对不上，那么范围for将无法使用。

五、reserve和resize

//sring的reserve接口, 如果预开空间小于现有空间，将不会改变容量。
void reserve(size_t n = 0)
{if (n + 1 > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];memset(tmp, '\0', n + 1);memcpy(tmp, _arr, _size);delete[] _arr;_arr = tmp;_capacity = n;}
}
//sring的resize接口
void resize(size_t n, char c)
{//判断n的大小if (n > _capacity){reserve(n);memset(_arr + _size, c, n - _size);_size = n;}else{_arr[n] = '\0';_size = n;}
}

reserve是扩容，可以用于预开空间，防止频繁的空间申请。申请一块n+1大小的空间，将该空间全部初始化'\0'，再将_arr中的数据拷贝至tmp中，释放_arr，_arr指向tmp。

在resize中需要考虑_size扩容和缩容的问题。

六、插入删除查找相关接口

1、push_back、append、+=

string& push_back(const char c)
{//判断容量if (_size == _capacity){size_t newCapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;//防止出现空串的情况reserve(newCapacity);}_arr[_size++] = c;return *this;
}
string& append(const char* s)
{//判断容量size_t len = strlen(s);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}strcpy(_arr + _size, s);_size += len;return *this;
}
string& operator+=(const char c)
{push_back(c);return *this;
}
string& operator+=(const char* s)
{append(s);return *this;
}

写push_back要考虑到原对象为空串的情况（即_capacity为0）。

+=可以复用push_back和append。

2、insert和earse

string& insert(size_t pos, char c)
{assert(pos < _size);//判断容量if (_size == _capacity){reserve(_capacity + 1);}//挪动数据for (size_t i = _size; i > pos; --i){_arr[i] = _arr[i - 1];}_arr[pos] = c;++_size;return *this;
}
string& insert(size_t pos, const char* s)
{size_t len = strlen(s);//判断容量if (len + _size > _capacity){reserve(len + _size);}//挪动数据for (size_t i = _size + len; i > pos + len - 1; --i){_arr[i] = _arr[i - len];}memcpy(_arr + pos, s, len);_size += len;return *this;
}
string& earse(size_t pos, size_t len = npos)
{assert(pos < _size);//先判断删到底的情况if (len == npos || pos + len >= _size){_arr[pos] = '\0';_size = pos;}else{memcpy(_arr + pos, _arr + pos + len, _size - pos - len);_size -= len;}return *this;
}

insert接口在挪动数据时，从最后一个元素的后一个（后len个）位置开始覆盖，可以保证不出现size_t 类型越界的情况。

earse接口，需要分类讨论字符串是否删到底。

注意，这个pos是const static成员，C++语法中，只有指针和整型的const static成员是可以在类中进行初始化的。

3、find

size_t find(const char c, size_t pos = 0)const
{assert(pos < _size);for (size_t i = pos; i < _size; ++i){if (_arr[i] == c){return i;}}return npos;
}
size_t find(const char* s, size_t pos = 0)const
{assert(pos < _size);const char* p = strstr(_arr, s);if (p != nullptr){return _arr - p;}return npos;
}

从指定位置找字符或字符串，找到了，返回第一个匹配字符/子串的下标。

七、流插入和流提取

//流插入和流提取的重载时为了自定义类型的输入输出
inline ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)//这里访问的到私有，所以可以不用写成友元函数
{for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)//流插入按照_size打印，c_str找到'\0'结束打印{                                    //比如我在字符串中间插入一个'\0',打印结果不一样out << s[i];}return out;
}
inline istream& operator>>(istream& in, string& s)
{s.clear();//用之前先清空s//in >> c;//流提取不会识别空格和换行char c = in.get();char buff[128] = { '\0' };//防止频繁扩容size_t i = 0;while (c != ' ' && c != '\n'){if (i == 127){s += buff;i = 0;}buff[i++] = c;c = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;
}

因为string提供了访问私有的接口，所以流插入和流提取可以不用重载成string类的友元函数。

对于流提取，如果频繁的尾插，会造成频繁扩容。而且C++的扩容和C语言的扩容不一样，C++使用new不能原地扩容，只能异地扩容，异地扩容就会导致新空间的开辟、数据的拷贝、旧空间释放。为了防止频繁扩容，我们可以创建一个可以存储128字节的数组，在这个数组中操作，这个数组满了就尾插至对象s中。

为什么不能用getline，而是要一个字符一个字符尾插呢？因为流提取遇到空格和'\n'会结束提取，剩余数据暂存缓冲区，如果是getline的话，遇到空格是不会停止读取的。

八、模拟实现的string整体代码

#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include 
#include 
using std::cout;
using std::cin;
using std::endl;
using std::ostream;
using std::istream;
namespace jly
{class string{public:void swap(string& s){std::swap(_arr, s._arr);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}//构造函数string(const char* s = ""){_size = strlen(s);//_size和_capacity均不包含'\0'_capacity = _size;_arr = new char[_size + 1];memcpy(_arr, s, _size + 1);}//拷贝构造//写法1//string(const string& s)//{//	_size = s._size;//_size和_capacity均不包含'\0'//	_capacity = s._capacity;//	_arr = new char[_capacity + 1];//	memcpy(_arr, s._arr, _capacity + 1);//}//写法2string(const string& s):_arr(nullptr)//防止交换后tmp._arr为随机值，析构出错{string tmp(s.c_str());//构造swap(tmp);}//赋值运算符重载//写法1//string& operator=(const string& s)//{//	if (this != &s)//防止自己给自己赋值//	{ //		_size = s._size;//		_capacity = s._capacity;//		char* tmp = new char[_capacity + 1];//		delete[] _arr;//		_arr = tmp;//		memcpy(_arr, s._arr, _capacity + 1);//	}//	return *this;//}//写法2string& operator=(const string& s){string tmp(s.c_str());//构造swap(tmp);return *this;}//析构函数~string(){_size = _capacity = 0;delete[] _arr;_arr = nullptr;}//string的size()接口size_t size()const//右const修饰*this，这样const和非const对象均可调用{return _size;}//string的c_str()接口const char* c_str()const{return _arr;}//string的capacity()接口size_t capacity()const{return _capacity;}//string的clear()接口void clear(){_arr[0] = '\0';_size = 0;}//string的判空bool empty()const{return _size == 0 ? false : true;}//对operator[]进行重载char& operator[](size_t pos)//普通对象，可读可写{assert(pos < _size);return _arr[pos];}const char& operator[](size_t pos)const//const对象，仅读{assert(pos < _size);return _arr[pos];}//迭代器typedef char* iterator;iterator begin()const{return _arr;}iterator end()const//end指向字符串的'\0'{return _arr + _size ;}//string的reserve接口,如果预开空间小于现有空间，将不会改变容量。void reserve(size_t n=0){if (n + 1 > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];memset(tmp, '\0', n + 1);memcpy(tmp, _arr, _size);delete[] _arr;_arr = tmp;_capacity = n;}}//string的resize接口void resize(size_t n, char c='\0'){//判断n的大小if (n > _capacity){reserve(n);memset(_arr + _size,c,n-_size);_size = n;}else{_arr[n] = '\0';_size = n;}}//插入删除查找相关接口string& push_back(const char c){//判断容量if (_size == _capacity){size_t newCapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;//防止出现空串的情况reserve(newCapacity);}_arr[_size++] = c;return *this;}string& append(const char* s){//判断容量size_t len = strlen(s);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}strcpy(_arr+_size,s);_size += len;return *this;}string& operator+=(const char c){push_back(c);return *this;}string& operator+=(const char* s){append(s);return *this;}string& insert(size_t pos, char c){assert(pos < _size);//判断容量if (_size == _capacity){reserve(_capacity + 1);}//挪动数据for (size_t i = _size; i > pos; --i){_arr[i] = _arr[i - 1];}_arr[pos] = c;++_size;return *this;}string& insert(size_t pos, const char* s){size_t len = strlen(s);//判断容量if (len + _size > _capacity){reserve(len + _size);}//挪动数据for (size_t i = _size + len; i > pos + len - 1; --i){_arr[i] = _arr[i - len];}memcpy(_arr + pos, s, len);_size += len;return *this;}string& earse(size_t pos, size_t len = npos){assert(pos<_size);//先判断删到底的情况if (len == npos || pos + len >= _size){_arr[pos] = '\0';_size = pos;}else{memcpy(_arr + pos, _arr + pos + len,_size-pos-len);_size -= len;}return *this;}size_t find(const char c, size_t pos = 0)const{assert(pos < _size);for (size_t i = pos; i < _size; ++i){if (_arr[i] == c){return i;}}return npos;}size_t find(const char* s, size_t pos = 0)const{assert(pos < _size);const char* p = strstr(_arr, s);if (p != nullptr){return _arr - p;}return npos;}private:char* _arr;size_t _size;size_t _capacity;const static size_t npos = -1;//只有const static整型、指针成员变量可以在类中定义，其他类型不行};//流插入和流提取的重载时为了自定义类型的输入输出inline ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)//这里访问得到私有，所以可以不用写成友元函数{for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)//流插入按照_size打印，c_str找到'\0'结束打印{                                    //比如我在字符串中间插入一个'\0',打印结果不一样out << s[i];}return out;}inline istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();//用之前先清空s//in >> c;//流提取不会识别空格和换行char c=in.get();char buff[128] = { '\0' };//防止频繁扩容size_t i = 0;while (c != ' ' && c != '\n'){if (i == 127){s += buff;i = 0;}buff[i++] = c;c = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}//测试函数void test1(){}
}

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