开发语言 【C++】一篇文章带你深入了解string

目录

一. 为什么学习string？二、 标准库中的string2.1 string介绍2.2 string的常用接口说明2.2.1 string对象的常见构造2.2.1.1 [string()](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/string/) ---- 无参构造函数2.2.1.2 [string(const char* s)](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/string/) ---- 有参构造函数2.2.1.3 [string(size_t n, char c)](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/string/) ---- 有参构造函数2.2.1.4 [string(const string&s)](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/string/) ---- 拷贝构造函数

2.2.2 string对象的容量操作2.2.2.1 [size 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/size/)2.2.2.2 [length 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/length/)2.2.2.3 [capacity 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/capacity/)2.2.2.4[ empty 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/empty/)2.2.2.5 [clear 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/clear/)2.2.2.6 [reserve 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/reserve/)2.2.2.7 [resize 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/resize/)

2.2.3 string对象的访问及遍历操作2.2.3.1 [operator[]](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/operator%5B%5D/)2.2.3.2 迭代器 [begin ](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/begin/)、[end](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/end/)2.2.3.3 迭代器 [rbegin](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/rbegin/) 、[rend](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/rend/)2.2.3.4 范围for

2.2.4. string对象的增删查改2.2.4.1 [push_back 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/push_back/)2.2.4.2 [operator+=](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/operator+=/)2.2.4.3 [append 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/append/)2.2.4.4 [insert 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/insert/)2.2.4.5 [erase 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/erase/)2.2.4.6 [npos](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/npos/)2.2.4.7 [c_str 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/c_str/)2.2.4.8 [find 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/find/)2.2.4.9 [rfind 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/rfind/)2.2.4.10 [substr 函数](https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/substr/)

三、string拷贝问题3.1 经典的string问题3.2 浅拷贝3.3 深拷贝3.4 写时拷贝

四、string的模拟实现4.1 string默认成员函数的实现4.2 string 中 c_str 、size 、capacity 和 empty 的实现4.3 string 中 resize 和 reverse 的实现4.4 string 中 push_back 、append 和 operator+= 的实现4.5 string 中 operator[] 的实现4.6 string 中 迭代器 的实现4.7 string 中 operator<< 和 operator>> 的实现4.8 string 中 比较函数 的实现4.9 string 中 find 的实现4.10 string 中 insert 和 erase 的实现4.11 string 中 substr 的实现4.12 string 实现汇总及函数测试

结尾

一. 为什么学习string？

C语言中，字符串是以’\0’结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP的思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能还会越界访问。

二、 标准库中的string

2.1 string介绍

string的文档介绍

字符串是表示字符序列的类。标准的字符串类提供了对此类对象的支持，其接口类似于标准字符容器的接口，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。string是使用char(即作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。string类是basic_string模板类的一个实例，它使用char来实例化basic_string模板类，并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数(根于更多的模板信息请参考basic_string)。注意，这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。

总结：

string是表示字符串的字符串类该类的接口与常规容器的接口基本相同，再添加了一些专门用来操作string的常规操作。string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_stringstring;不能操作多字节或者变长字符的序列。

在使用string时，必须包含#include头文件以及using namespace std;

2.2 string的常用接口说明

2.2.1 string对象的常见构造

2.2.1.1 string() ---- 无参构造函数

构造空的string对象，即空字符串

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s;

cout << s <

return 0;

}

2.2.1.2 string(const char* s) ---- 有参构造函数

用C-string来构造string对象

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

cout << s << endl;

return 0;

}

2.2.1.3 string(size_t n, char c) ---- 有参构造函数

string对象中包含n个字符c

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s(10,'z');

cout << s << endl;

return 0;

}

2.2.1.4 string(const string&s) ---- 拷贝构造函数

拷贝构造函数

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

string ss(s);

cout << s << endl;

cout << ss << endl;

return 0;

}

2.2.2 string对象的容量操作

2.2.2.1 size 函数

返回字符串有效字符长度

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

cout << s.size() << endl;

return 0;

}

2.2.2.2 length 函数

返回字符串有效字符长度

size() 与 length() 方法底层实现原理完全相同，

引入 size() 的原因是为了与其他容器的接口保持一致，

一般情况下基本都是用 size()。

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

cout << s.length() << endl;

return 0;

}

2.2.2.3 capacity 函数

返回空间总大小

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

cout << s.capacity() << endl;

return 0;

}

2.2.2.4 empty 函数

检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s;

string ss("chineseprson");

cout << s.empty() << endl;

cout << ss.empty() << endl;

return 0;

}

2.2.2.5 clear 函数

清空有效字符

clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

cout << s << endl;

s.clear();

cout << s << endl;

return 0;

}

2.2.2.6 reserve 函数

为字符串预留空间

reserve(size_t res_arg=0)：

为string预留空间，不改变有效元素个数，

当reserve的参数小于string的底层空间总大小时，

reserver不会改变容量小。

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

s.reserve(30);

cout << s << endl;

return 0;

}

2.2.2.7 resize 函数

resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，

不同的是当字符个数增多时：resize(n)用 '\0' 来填充多出的元素空间，

resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的元素空间。

注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，

可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

cout << s << endl;

s.resize(30,'6');

cout << s << endl;

return 0;

}

2.2.3 string对象的访问及遍历操作

2.2.3.1 operator[]

返回pos位置的字符，const string对象调用

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

for (int i = 0; i < s.size(); i++)

{

printf("[%d] : %c\n", i, s[i]);

}

cout << endl;

return 0;

}

2.2.3.2 迭代器 begin 、end

begin 获取第一个字符的迭代器

end 获取最后一个字符下一个位置的迭代器

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

string::iterator it = s.begin();

while (it != s.end())

{

cout << *it << ' ';

it++;

}

cout << endl;

return 0;

}

2.2.3.3 迭代器 rbegin 、rend

rbegin 获取最后一个字符的迭代器

rend 获取第一个字符前一个位置的迭代器

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

string::reverse_iterator it = s.rbegin();

while (it != s.rend())

{

cout << *it << ' ';

it++;

}

cout << endl;

return 0;

}

2.2.3.4 范围for

范围for作为C++新出的遍历方法，相对于以前的遍历方式它能够更加简洁的遍历数组、容器等数据结构中的元素。

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

for (auto ch : s)

{

cout << ch << ' ';

}

cout << endl;

return 0;

}

2.2.4. string对象的增删查改

2.2.4.1 push_back 函数

在字符串后面加一个字符

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

s.push_back('6');

cout << s << endl;

s.push_back('6');

cout << s << endl;

s.push_back('6');

cout << s << endl;

return 0;

}

2.2.4.2 operator+=

string& operator+= (const string& str);

operator+= 能够在字符串最后追加一个string对象内的字符串

string& operator+= (const char* s);

string& operator+= (char c);

operator+= 能够在字符串后面加一个字符或者字符串

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

s += '6';

cout << s << endl;

s += "666666";

cout << s << endl;

string ss("牛牛牛");

s += ss;

cout << s << endl;

return 0;

}

2.2.4.3 append 函数

string& append (const string& str);

append 函数能够在字符串最后追加一个string对象内的字符串

string& append (const string& str, size_t subpos, size_t sublen);

append 函数能够在字符串最后追加一个string对象内的字符串的一段字符串

string& append (const char* s);

append 函数能够在字符串最后追加一个string对象内的字符串

string& append (const char* s, size_t n);

append 函数还能够在字符串后面追加字符串的前 n 个

string& append (size_t n, char c);

append 函数能够在字符串后面追加 n 个字符

注意：append 函数与 operator+= 作用有部分相同 若是单纯在字符串后面追加一个字符或者字符串，更习惯使用 operator+=

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

// 追加n个字符

s.append(1,'6');

cout << s << endl;

// 追加一个字符串

s.append("666666");

cout << s << endl;

// 追加一个字符串的前n个

s.append("888888888", 3);

cout << s << endl;

return 0;

}

2.2.4.4 insert 函数

string& insert (size_t pos, const string& str);

insert函数能够在字符串任意位置插入一个string容器内的字符串

string& insert (size_t pos, const string& str, size_t subpos, size_t sublen);

insert函数能够在字符串任意位置插入一个string对象内的字符串的一段字符串

string& insert (size_t pos, const char* s);

insert函数能够在字符串一段字符串

string& insert (size_t pos, const char* s, size_t n);

insert 函数还能够在字符串任意位置插入字符串的前 n 个

string& insert (size_t pos, size_t n, char c);

insert 函数还能够在字符串任意位置插入n个字符

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("student");

string ss("test");

// 在第三个位置插入string

s.insert(1, ss);

cout << s << endl;

// 在最后插入string的一部分

s.insert(s.size(), ss , 0 , 2);

cout << s << endl;

// 在第一个位置插入string

s.insert(0,"666");

cout << s << endl;

// 其他插入方法一样，这里省略

return 0;

}

2.2.4.5 erase 函数

string& erase (size_t pos = 0, size_t len = npos);

erase 函数能够删除第 n 个位置后面长度为 len 的字符串

如果没有传 len 或是 第 n 个位置后面的字符数小于 len ，则n后面的字符全部删除

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("student");

s.erase(4, 2);

cout << s << endl;

s.erase(1);

cout << s << endl;

return 0;

}

2.2.4.6 npos

npos的值通常是一个很大的正数，等于-1（当作为无符号数解释时）

或等于string::size_type的最大可能值。

2.2.4.7 c_str 函数

返回C格式字符串

在C++中，printf 是一个C语言函数，它不支持直接打印std::string类型的内容。这是因为 printf 是一个可变参数函数，而 std::string 不是基本数据类型，因此需要转换为C风格字符串才能由 printf 输出。

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("chineseprson");

printf("%s\n", s);

printf("%s\n", s.c_str());

return 0;

}

2.2.4.8 find 函数

size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;

find 函数能够从第 pos 个位置开始从前往后查找包含 string 对象 str 的字符串的位置

size_t find (const char* s, size_t pos = 0) const;

find 函数能够从第 pos 个位置开始从前往后查找包含字符串 s 的位置

size_t find (char c, size_t pos = 0) const;

find 函数能够从第 pos 个位置开始从前往后查找包含字符 c 的位置

find 函数若是能找到则返回包含需要查找内容第一个字符位置，否则返回 npos。

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("student test");

string str("student");

// 查找 str --> 找得到

int pos = s.find(str, 0);

cout << "str pos : " << pos << endl;

// 查找字符串 --> 找得到

pos = s.find("test" , 0);

cout << "test pos : " << pos << endl;

// 查找字符串 --> 找不到

pos = s.find("Test", 0);

cout << "Test pos : " << pos << endl;

// 查找字符 --> 找得到

pos = s.find('s', 0);

cout << "s pos : " << pos << endl;

// 查找字符 --> 找不到

pos = s.find('a', 0);

cout << "a pos : " << pos << endl;

return 0;

}

2.2.4.9 rfind 函数

size_t rfind (const string& str, size_t pos = npos) const;

find 函数能够从第 pos 个位置开始从后往前查找包含 string 对象 str 的字符串的位置

size_t rfind (const char* s, size_t pos = npos) const;

find 函数能够从第 pos 个位置开始从前往后查找包含字符串 s 的位置

size_t rfind (char c, size_t pos = npos) const;

find 函数能够从第 pos 个位置开始从前往后查找包含字符 c 的位置

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("student test");

string str("student");

// 查找 str --> 找得到

int pos = s.rfind(str, s.size()-1);

cout << "str pos : " << pos << endl;

// 查找字符串 --> 找得到

pos = s.rfind("test", s.size() - 1);

cout << "test pos : " << pos << endl;

// 查找字符串 --> 找不到

pos = s.rfind("test", s.size() - 5);

cout << "test pos : " << pos << endl;

// 查找字符串 --> 找不到

pos = s.rfind("Test", s.size() - 1);

cout << "Test pos : " << pos << endl;

// 查找字符 --> 找得到

pos = s.rfind('s', s.size() - 1);

cout << "s pos : " << pos << endl;

// 查找字符 --> 找不到

pos = s.rfind('a', s.size() - 1);

cout << "a pos : " << pos << endl;

return 0;

}

2.2.4.10 substr 函数

string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;

在字符串中从第pos个位置开始截取len个字符返回

#include

#include

using namespace std;

int main()

{

string s("student test");

// 在s中从第0个位置开始截取所有字符返回

string ss = s.substr(0);

cout << ss << endl;

// 在s中从第3个位置开始截取3字符返回

ss = s.substr(3,3);

cout << ss << endl;

return 0;

}

三、string拷贝问题

3.1 经典的string问题

上面已经对string进行了简单的介绍，大家只要能够正常使用即可。在面试中，面试官总喜欢让学生自己来模拟实现string，最主要是实现string的构造、拷贝构造、赋值运算符重载以及析构函数。大家看下以下string的实现是否有问题？

// 为了和标准库区分，此处使用String

class String

{

public:

/*String()

:_str(new char[1])

{*_str = '\0';}

*/

//String(const char* str = "\0") 错误示范

//String(const char* str = nullptr) 错误示范

String(const char* str = "")

{

// 构造String对象时，如果传递nullptr指针，可以认为程序非

if (nullptr == str)

{

assert(false);

return;

}

_str = new char[strlen(str) + 1];

strcpy(_str, str);

}

~String()

{

if (_str)

{

delete[] _str;

_str = nullptr;

}

}

private:

char* _str;

};

// 测试

void TestString()

{

String s1("hello C++!!!");

String s2(s1);

}

说明：上述String没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载，此时编译器会合成默认的，当用s1构造s2时，编译器会调用默认的拷贝构造。最终导致的问题是，s1、s2共用同一块内存空间，在释放时同一块空间被释放多次而引起程序崩溃，这种拷贝方式，称为浅拷贝

3.2 浅拷贝

浅拷贝：也称位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源，最后就会导致多个对象共享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该资源已经被释放，以为还有效，所以当继续对资源进项操作时，就会发生发生了访问违规。

可以采用深拷贝解决浅拷贝问题，即：每个对象都有一份独立的资源，不要和其他对象共享。

3.3 深拷贝

如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出。一般情 况都是按照深拷贝方式提供。

3.4 写时拷贝

写时拷贝就是一种拖延症，是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。

引用计数：用来记录资源使用者的个数。在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该资源，就给计数增加1，当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象时资源的最后一个使用者，将该资源释放；否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源。

四、string的模拟实现

4.1 string默认成员函数的实现

#include

#include

using namespace std;

namespace aj

{

class string

{

public:

// 这里缺省值给""的原因是空字符串本身就带一个'\0'

// 而不是初始化的时候_str为nullptr

// 初始化列表的顺序应该与声明相同

string(const char* str = "")

:_capacity(strlen(str))

, _size(_capacity)

{

// 多开一个空间用来存放'\0'

_str = new char[_capacity + 1];

strcpy(_str, str);

}

// 拷贝构造函数传统写法:

/*string(const string& s)

{

_capacity = s._capacity;

_str = new char[_capacity + 1];

_size = s._size;

strcpy(_str, s._str);

}*/

// swap函数

void swap(string& s)

{

std::swap(_str, s._str);

std::swap(_capacity, s._capacity);

std::swap(_size, s._size);

}

// 拷贝构造函数现代写法:

// 构造一个使用s构造string对象tmp

// tmp中的内容是this指向的对象所需要的

// 将两个对象的指针交换

// 即可达到我们的目的

string(const string& s)

: _str(nullptr)

, _capacity(0)

, _size(0)

{

string tmp(s._str);

swap(tmp);

}

// 赋值重载的传统写法：

// 这里的传统写法与上面的拷贝构造的内容几乎相同

// 而下面的现代写法复用了拷贝构造

// 使得成员函数看起来更加简洁

// 赋值重载 传统写法

/*string& operator=(const string& s)

{

if (this != &s)

{

reserve(s._capacity);

strcpy(_str, s._str);

_capacity = s._capacity;

_size = s._size;

}

return *this;

}*/

// 赋值重载的现代写法：

// 首先判断是否是自己给自己赋值

// 若是直接返回自己，否则进行下面的操作

// 利用拷贝构造得来tmp

// tmp中的数据是我们需要的数据

// 而this指向的数据是我们需要改变的

// tmp是临时变量，出了作用域会自动销毁

// 我们将tmp的内容和this指向的内容交换

// 实质上是两个指针的指向变化

// 交换后this指向的内容就是我们需要的，返回

// 而tmp中的内容是不需要的，出了作用域自动销毁

// 赋值重载 现代写法

/*string& operator=(const string& s)

{

if (this != &s)

{

string tmp(s);

swap(tmp);

}

return *this;

}*/

// 拷贝构造函数的现代写法：

// 这个现代写法与上面的本质相同

// 这个是不判断是否是自己给自己赋值

// 而是传值传参时利用拷贝构造直接得来tmp

// 其他步骤相同

// 赋值重载 现代写法

string& operator=(string tmp)

{

swap(tmp);

return *this;

}

// 析构函数

~string()

{

delete[] _str;

_str = nullptr;

_size = _capacity = 0;

}

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

};

4.2 string 中 c_str 、size 、capacity 和 empty 的实现

#include

#include

using namespace std;

#include

namespace aj

{

class string

{

public:

void clear()

{

_str[0] = '\0';

_size = 0;

}

const char* c_str()const

{

return _str;

}

size_t size()const

{

return _size;

}

size_t capacity() const

{

return _capacity;

}

bool empty()const

{

return _size == 0;

}

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

};

4.3 string 中 resize 和 reverse 的实现

#include

#include

using namespace std;

namespace aj

{

class string

{

public:

// 分三种情况 （n为新字符串的长度）

// (1) n <= _size

// (2) n > _size && n <= _capacity

// (3) n > _capacity

// 第一种情况为缩短，第二三种情况为增长，

// 但第二种情况不需要扩容，第三种情况不需要

// 由于resize内部当传入的参数小于_capacity 时不会扩容

// 所以将第二三种情况放在一起

void resize(size_t n, char c = '\0')

{

if (n <= _size)

{

_str[n] = '\0';

_size = n;

}

else

{

reserve(n);

_capacity = n;

while (_size < n)

{

_str[_size] = c;

_size++;

}

// 到这里 _size = n

_str[_size] = '\0';

}

}

void reserve(size_t n)

{

if (n > _capacity)

{

// _capacity 记录的是需要存储有效数据的个数

// 所以我们这里要多开一个空间用来记录'\0'

char* tmp = new char[n + 1];

strcpy(tmp, _str);

delete[] _str;

_str = tmp;

_capacity = n;

}

}

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

};

4.4 string 中 push_back 、append 和 operator+= 的实现

#include

#include

using namespace std;

namespace aj

{

class string

{

public:

void push_back(char c)

{

if (_size + 1 > _capacity)

{

// 这里不能盲目的开二倍，因为string可能是空字符串，

// _capacity = 0 , 那么这里的二倍就没有意义，继续下面的操作会报错

reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);

}

_str[_size] = c;

_size++;

_str[_size] = '\0';

}

void append(const char* str)

{

int len = strlen(str);

if (_size + len > _capacity)

{

reserve(_size + len);

}

strcpy(_str + _size, str);

_size += len;

}

string& operator+=(char c)

{

push_back(c);

return *this;

}

void reserve(size_t n)

{

if (n > _capacity)

{

// _capacity 记录的是需要存储有效数据的个数

// 所以我们这里要多开一个空间用来记录'\0'

char* tmp = new char[n + 1];

strcpy(tmp, _str);

delete[] _str;

_str = tmp;

_capacity = n;

}

}

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

};

4.5 string 中 operator[] 的实现

#include

#include

using namespace std;

namespace aj

{

class string

{

public:

char& operator[](size_t index)

{

return _str[index];

}

const char& operator[](size_t index)const

{

return _str[index];

}

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

};

4.6 string 中 迭代器 的实现

#include

#include

using namespace std;

namespace aj

{

class string

{

public:

typedef char* iterator;

typedef const char* const_iterator;

public:

iterator begin()

{

return _str;

}

iterator end()

{

return _str + _size;

}

const_iterator begin() const

{

return _str;

}

const_iterator end() const

{

return _str + _size;

}

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

};

4.7 string 中 operator<< 和 operator>> 的实现

并不是所有的流插入、流提取都需要定义成友元函数，定义成友元函数的目的是为了访问成员的私有，这里不需要访问私有，则不需要定义成友元函数。

#include

#include

using namespace std;

namespace aj

{

class string

{

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

ostream& operator<<(ostream& _cout, const string& s)

{

for (auto ch : s)

{

cout << ch;

}

return _cout;

}

// 这个版本不好在，没有提前开空间

// 即使开空间了，也不知道开多少

// 大了浪费，小了又需要很多次扩容

//istream& operator>>(istream& _cin, string& s)

//{

// // 流插入时需要将string中字符串清除

// s.clear();

// char ch = 0;

// ch = _cin.get();

// while (ch != ' ' && ch != '\n')

// {

// s += ch;

// ch = _cin.get();

// }

// return _cin;

//}

istream& operator>>(istream& _cin, string& s)

{

// 流插入时需要将string中字符串清除

s.clear();

// 定义一个buff数组，作为缓冲

char buff[129] = { 0 };

char ch = 0;

ch = _cin.get();

int i = 0;

while (ch != ' ' && ch != '\n')

{

buff[i] = ch;

ch = _cin.get();

if (i == 128)

{

s += buff;

i = 0;

}

i++;

}

if (i != 0)

{

s += buff;

}

return _cin;

}

};

4.8 string 中 比较函数 的实现

#include

#include

using namespace std;

namespace aj

{

class string

{

public:

bool operator<(const string& s)

{

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 strcmp(_str, s._str) == 0;

}

bool operator!=(const string& s)

{

return !(*this == s);

}

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

};

4.9 string 中 find 的实现

#include

#include

using namespace std;

namespace aj

{

class string

{

public:

// 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);

char* ret = strstr(_str, s);

if (ret == nullptr)

{

return npos;

}

return ret - _str;

}

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

};

4.10 string 中 insert 和 erase 的实现

#include

#include

using namespace std;

namespace aj

{

class string

{

public:

string& insert(size_t pos, char c)

{

assert(pos <= _size);

if (_size + 1 > _capacity)

{

reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);

}

// 注意：无符号整形比较是用补码进行比较

// 当pos = 0，且 i = -1 时 ， 0并不比-1大

// 记得将_size位置上的'\0'也向后移动

// 版本一 存在问题

/*for (size_t i = _size; pos <= i; i--)

{

_str[i + 1] = _str[i];

}*/

// 版本二 将pos转换为有符号整形进行比较

/*for (int i = _size; (int)pos <= i; i--)

{

_str[i + 1] = _str[i];

}*/

// 版本三 将 i 置为_size 的后面从后往前移动，防止了0与-1的比较

for (size_t i = _size + 1; pos < i; i--)

{

_str[i] = _str[i - 1];

}

_str[pos] = c;

_size++;

return *this;

}

string& insert(size_t pos, const char* str)

{

assert(pos <= _size);

int len = strlen(str);

if (_size + len > _capacity)

{

reserve(_size + len);

}

for (size_t i = _size + len; pos < i; i--)

{

_str[i] = _str[i - len];

}

strncpy(_str + pos, str, len);

_size += len;

return *this;

}

string& erase(size_t pos, size_t len = npos)

{

assert(pos < _size);

if (len + pos > _capacity || len == npos)

{

_str[pos] = '\0';

_size = pos;

}

else

{

size_t begin = len + pos;

while (begin <= _size)

{

_str[pos] = _str[begin];

pos++;

begin++;

}

_size -= len;

}

return *this;

}

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

};

4.11 string 中 substr 的实现

#include

#include

using namespace std;

namespace aj

{

class string

{

public:

string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) const

{

assert(pos < _size);

string tmp;

int end = pos + len;

if (pos + len > _size || len == npos)

{

len = _size - pos;

end = _size;

}

// 提前开空间防止扩容

tmp.reserve(len);

for (int i = pos; i < end; i++)

{

tmp += _str[i];

}

return tmp;

}

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

};

4.12 string 实现汇总及函数测试

#pragma once

#include

#include

using namespace std;

#include

namespace aj

{

class string

{

// friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const aj::string& s);

// friend istream& operator>>(istream& _cin, aj::string& s);

public:

typedef char* iterator;

typedef const char* const_iterator;

public:

// 这里缺省值给""的原因是空字符串本身就带一个'\0'

// 而不是初始化的时候_str为nullptr

// 初始化列表的顺序应该与声明相同

string(const char* str = "")

:_capacity(strlen(str))

, _size(_capacity)

{

// 多开一个空间用来存放'\0'

_str = new char[_capacity + 1];

strcpy(_str, str);

}

// 拷贝构造函数传统写法:

/*string(const string& s)

{

_capacity = s._capacity;

_str = new char[_capacity + 1];

_size = s._size;

strcpy(_str, s._str);

}*/

// swap函数

void swap(string& s)

{

std::swap(_str, s._str);

std::swap(_capacity, s._capacity);

std::swap(_size, s._size);

}

// 拷贝构造函数现代写法:

string(const string& s)

: _str(nullptr)

, _capacity(0)

, _size(0)

{

string tmp(s._str);

swap(tmp);

}

// 赋值重载 传统写法

/*string& operator=(const string& s)

{

if (this != &s)

{

reserve(s._capacity);

strcpy(_str, s._str);

_capacity = s._capacity;

_size = s._size;

}

return *this;

}*/

// 赋值重载 现代写法

/*string& operator=(const string& s)

{

if (this != &s)

{

string tmp(s);

swap(tmp);

}

return *this;

}*/

// 赋值重载 现代写法

string& operator=(string tmp)

{

swap(tmp);

return *this;

}

// 析构函数

~string()

{

delete[] _str;

_str = nullptr;

_size = _capacity = 0;

}

//

// iterator

iterator begin()

{

return _str;

}

iterator end()

{

return _str + _size;

}

const_iterator begin() const

{

return _str;

}

const_iterator end() const

{

return _str + _size;

}

/

// modify

void push_back(char c)

{

if (_size + 1 > _capacity)

{

// 这里不能盲目的开二倍，因为string可能是空字符串，

// _capacity = 0 , 那么这里的二倍就没有意义，继续下面的操作会报错

reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);

}

_str[_size] = c;

_size++;

_str[_size] = '\0';

}

string& operator+=(char c)

{

push_back(c);

return *this;

}

// 分为两种情况

// (1) 追加后的字符串没有超过_capacity

// (2) 追加后的字符串超过_capacity需要扩容

void append(const char* str)

{

int 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(_capacity, s._capacity);

std::swap(_size, s._size);

}

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;

}

// 分三种情况 （n为新字符串的长度）

// （1）n <= _size

// (2) n > _size && n <= _capacity

// (3) n > _capacity

// 第一种情况为缩短，第二三种情况为增长，

// 但第二种情况不需要扩容，第三种情况不需要

// 由于reserve内部当传入的参数小于_capacity 时不会扩容

// 所以将第二三种情况放在一起

void resize(size_t n, char c = '\0')

{

if (n <= _size)

{

_str[n] = '\0';

_size = n;

}

else

{

reserve(n);

_capacity = n;

while (_size < n)

{

_str[_size] = c;

_size++;

}

// 到这里 _size = n

_str[_size] = '\0';

}

}

void reserve(size_t n)

{

if (n > _capacity)

{

// _capacity 记录的是需要存储有效数据的个数

// 所以我们这里要多开一个空间用来记录'\0'

char* tmp = new char[n + 1];

strcpy(tmp, _str);

delete[] _str;

_str = tmp;

_capacity = n;

}

}

/

// access

char& operator[](size_t index)

{

return _str[index];

}

const char& operator[](size_t index)const

{

return _str[index];

}

/

//relational operators

bool operator<(const string& s)

{

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 strcmp(_str, s._str) == 0;

}

bool operator!=(const string& s)

{

return !(*this == s);

}

// 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);

char* ret = strstr(_str, s);

if (ret == nullptr)

{

return npos;

}

return ret - _str;

}

string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) const

{

assert(pos < _size);

string tmp;

int end = pos + len;

if (pos + len > _size || len == npos)

{

len = _size - pos;

end = _size;

}

// 提前开空间防止扩容

tmp.reserve(len);

for (int i = pos; i < end; i++)

{

tmp += _str[i];

}

return tmp;

}

string& insert(size_t pos, char c)

{

assert(pos <= _size);

if (_size + 1 > _capacity)

{

reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);

}

// 注意：无符号整形比较是用补码进行比较

// 当pos = 0，且 i = -1 时 ， 0并不比-1大

// 记得将_size位置上的'\0'也向后移动

// 版本一 存在问题

/*for (size_t i = _size; pos <= i; i--)

{

_str[i + 1] = _str[i];

}*/

// 版本二 将pos转换为有符号整形进行比较

/*for (int i = _size; (int)pos <= i; i--)

{

_str[i + 1] = _str[i];

}*/

// 版本三 将 i 置为_size 的后面从后往前移动，防止了0与-1的比较

for (size_t i = _size + 1; pos < i; i--)

{

_str[i] = _str[i - 1];

}

_str[pos] = c;

_size++;

return *this;

}

string& insert(size_t pos, const char* str)

{

assert(pos <= _size);

int len = strlen(str);

if (_size + len > _capacity)

{

reserve(_size + len);

}

for (size_t i = _size + len; pos < i; i--)

{

_str[i] = _str[i - len];

}

strncpy(_str + pos, str, len);

_size+=len;

return *this;

}

string& erase(size_t pos, size_t len = npos)

{

assert(pos < _size);

if (len + pos > _capacity || len == npos)

{

_str[pos] = '\0';

_size = pos;

}

else

{

size_t begin = len + pos;

while (begin <= _size)

{

_str[pos] = _str[begin];

pos++;

begin++;

}

_size -= len;

}

return *this;

}

private:

char* _str;

size_t _capacity;

size_t _size;

const static size_t npos;

};

const size_t string::npos = -1;

ostream& operator<<(ostream& _cout, const string& s)

{

for (auto ch : s)

{

cout << ch;

}

return _cout;

}

//istream& operator>>(istream& _cin, string& s)

//{

// // 流插入时需要将string中字符串清除

// s.clear();

// char ch = 0;

// ch = _cin.get();

// while (ch != ' ' && ch != '\n')

// {

// s += ch;

// ch = _cin.get();

// }

// return _cin;

//}

istream& operator>>(istream& _cin, string& s)

{

// 流插入时需要将string中字符串清除

s.clear();

char buff[129] = { 0 };

char ch = 0;

ch = _cin.get();

int i = 0;

while (ch != ' ' && ch != '\n')

{

buff[i] = ch;

ch = _cin.get();

if (i == 128)

{

s += buff;

i = 0;

}

i++;

}

if (i != 0)

{

s += buff;

}

return _cin;

}

// 测试c_str size capacity resize empty

void test_string1()

{

string s("chineseperson");

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << s.empty() << endl;

cout << endl;

s.resize(20, 'c');

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

s.clear();

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

string s1;

cout << s1.c_str() << endl;

cout << s1.size() << endl;

cout << s1.capacity() << endl;

cout << s1.empty() << endl;

cout << endl;

}

// 测试 push_back append

void test_string2()

{

string s("chineseperson");

s.push_back('6');

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

s.append(" hellolllllllllll");

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

string s1;

s1.push_back('6');

cout << s1.c_str() << endl;

cout << s1.size() << endl;

cout << s1.capacity() << endl;

cout << endl;

}

// 测试 += operator[]

void test_string3()

{

string s("chineseperson");

s += '6';

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

s += " hellolllllllllll";

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

string s1;

s1 += '6';

cout << s1.c_str() << endl;

cout << s1.size() << endl;

cout << s1.capacity() << endl;

cout << endl;

s1[0]++;

cout << s1.c_str() << endl;

cout << s1.size() << endl;

cout << s1.capacity() << endl;

cout << endl;

}

// 测试 迭代器 和 范围for

void test_string4()

{

string s("chineseperson");

string::iterator it = s.begin();

while (it != s.end())

{

cout << *it << ' ';

it++;

}

cout << endl;

for (auto ch : s)

{

cout <

}

}

// 测试流插入流提取

void test_string5()

{

string s;

cin >> s;

cout << s << endl;

}

// 测试拷贝构造 ， 赋值

void test_string6()

{

string s("chineseperson");

string s1(s);

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

cout << s1.c_str() << endl;

cout << s1.size() << endl;

cout << s1.capacity() << endl;

cout << endl;

string s2("hello");

cout << s2.c_str() << endl;

cout << s2.size() << endl;

cout << s2.capacity() << endl;

cout << endl;

s2 = s;

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

}

// 测试string比较

void test_string7()

{

string s("chineseperson");

string s1(s);

s1[0]++;

cout << (s < s1) << endl;

cout << (s <= s1) << endl;

cout << (s > s1) << endl;

cout << (s >= s1) << endl;

cout << (s != s1) << endl;

cout << (s == s1) << endl;

}

// 测试 find

void test_string8()

{

string s("chineseperson");

cout << s.find('n') << endl;

cout << s.find('n', 10) << endl;

cout << s.find('a') << endl;

cout << endl;

cout << s.find("esepe") << endl;

}

// 测试insert erase

void test_string9()

{

string s("chineseperson");

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

s.insert(0, '6');

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

s.insert(s.size(), '6');

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

string s1(s);

s.insert(0, "hello ");

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

s.insert(s.size(), " Yeah Yeah Yeah !!");

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

string s2(s);

cout << s2.c_str() << endl;

cout << s2.size() << endl;

cout << s2.capacity() << endl;

cout << endl;

s2.erase(0, 2);

cout << s2.c_str() << endl;

cout << s2.size() << endl;

cout << s2.capacity() << endl;

cout << endl;

s2.erase(15);

cout << s2.c_str() << endl;

cout << s2.size() << endl;

cout << s2.capacity() << endl;

cout << endl;

s2.erase(5);

cout << s2.c_str() << endl;

cout << s2.size() << endl;

cout << s2.capacity() << endl;

cout << endl;

}

// 测试 substr

void test_string10()

{

string s("chineseperson");

cout << s.c_str() << endl;

cout << s.size() << endl;

cout << s.capacity() << endl;

cout << endl;

string s1 = s.substr(2, 5);

cout << s1.c_str() << endl;

cout << s1.size() << endl;

cout << s1.capacity() << endl;

cout << endl;

string s2 = s.substr(2);

cout << s2.c_str() << endl;

cout << s2.size() << endl;

cout << s2.capacity() << endl;

cout << endl;

string tmp("https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/substr/");

int i1 = tmp.find(':', 0);

string ret1 = tmp.substr(0, i1);

cout << ret1.c_str() << endl;

int i2 = tmp.find('/', i1 + 3);

string ret2 = tmp.substr(i1 + 3, i2);

cout << ret2.c_str() << endl;

string ret3 = tmp.substr(i2);

cout << ret3.c_str() << endl;

}

};

结尾

如果有什么建议和疑问，或是有什么错误，大家可以在评论区中提出。 希望大家以后也能和我一起进步！！ 如果这篇文章对你有用的话，希望大家给一个三连支持一下！！

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