string类函数的手动实现

在上一篇文章中，我们讲解了一些string类的函数，但是对于我们要熟练掌握c++是远远不够的，今天，我将手动实现一下这些函数~

注意：本篇文章中会大量应用复用，这是一种很巧妙的方法

和以往一样，还是分为string.h string.cpp test.cpp三个文件

为了保证完整性，string.h我统一放在这

1.string.h文件

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<string.h>
using namespace std;
namespace my_string
{class string{public:typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}const_iterator begin() const{return _str;}const_iterator end() const{return _str + _size;}string(const char* str = "");string(size_t n, char ch);string(const string& s);string& operator=(const string& s);~string();void clear(){_str[0] = '\0';_size = 0;}const char* c_str() const{return _str;}void reserve(size_t n);void push_back(char ch);void append(const char* str);string& operator+=(char ch);string& operator+=(const char* str);void insert(size_t pos, size_t n, char ch);void insert(size_t pos, const char* str);void erase(size_t pos = 0, size_t len = npos);size_t find(char ch, size_t pos = 0);size_t find(const char* str, size_t pos = 0);size_t size()const{return _size;}size_t capacity()const{return _size;}char& operator[](size_t pos) const{assert(pos < _size);return _str[pos];}string substr(size_t pos, size_t len = npos);bool operator==(const string& s)const;bool operator!=(const string& s)const;bool operator<(const string& s)const;bool operator<= (const string & s)const;bool operator>(const string& s)const;bool operator>=(const string& s)const;private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;const static size_t npos;};//cout<<s1ostream& operator<<(ostream& out, const string& s);//cin>>s1istream& operator<<(istream& in, string& s);istream& getline(istream& is, string& s, char delim = '#');}

2. 增加类函数（append\insert\push_back\+=）

这是string.cpp文件

	void string::push_back(char ch){if (_size + 1 > _capacity){//意味着此时已经满了，需要扩容才能插入//扩容,建议使用函数复用//还要讨论原来容量是不是0reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}//此时已经完成扩容，容量足够用_str[_size] = ch;_size++;_str[_size] = '\0';            //别忘了把\0也考过来}void string::append(const char* str){//注：我们这里是直接按照库里的思路去实现的  // 在这里扩容_size+len也是可以的   只不过思路不一样// 也可能官方认为追加直接扩二倍  后面人继续使用的时候可以少调几次开空间吧size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){//意味着此时已经满了，需要扩容才能插入//扩容,与push_back不同的是，// 默认使用append是认为你这个字符串原先就是有内容才追加的// 如果害怕有人确实会直接使用这个接口 可以加上_capacity=0的情况size_t newcapacity = 2 * _capacity;//考虑到可能插入的字符串过长，2倍扩容都可能不够//为防止越界的产生，我们再严谨的讨论一下if (_size + len > 2 * _capacity){newcapacity = _size + len;}reserve(newcapacity);}//strcpy在拷贝时会从第一个字符出发找\0,// 为了节约编译器运行时间，我们直接手动让他从\0出发strcpy(_str + _size, str);   _size += len; }void string::insert(size_t pos, size_t n, char ch){assert(pos <= _size);assert(n > 0);//还是要考虑扩容问题if (_size + n > _capacity){size_t newcapacity = 2 * _capacity;if (_size + n > 2 * _capacity){newcapacity = _size + n;}reserve(newcapacity);}size_t end = _size + n;       //一切以\0为准while (end > pos + n - 1)     //准备挪动数据，这是需要挪动的数据范围{_str[end] = _str[end - n];//最后一个数据先动end--;}//挪完了，有地方了，但是要插入的数还没进来呢！for (size_t i = 0; i < n; i++){_str[pos + i] = ch;}_size += n;}void string::insert(size_t pos, const char* str){assert(pos <= _size);size_t n = strlen(str);if (_size + n > _capacity){size_t newCapacity = 2 * _capacity;if (_size + n > 2 * _capacity){newCapacity = _size + n;}reserve(newCapacity);}size_t end = _size + n;while (end > pos + n - 1){_str[end] = _str[end - n];--end;}for (size_t i = 0; i < n; i++){_str[pos + i] = str[i];}}
string& string::operator+=(char ch)
{push_back(ch);return *this;
}
string& string::operator+=(const char* str)
{append(str);return *this;
}

这是test.cpp文件

#include"string.h"
void test_string1()
{string s1("hello world");cout << s1.c_str() << endl;s1 += ' ';cout << s1.c_str() << endl;s1 += '+';cout << s1.c_str() << endl;s1 += "hello everybody";cout << s1.c_str() << endl;s1.push_back(',');cout << s1.c_str() << endl;s1.append("welcome!");cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(6,1, 't');cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(7, "he ");cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(41, "nice to meet you");cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(0, "good morning!");cout << s1.c_str() << endl;
}
int main()
{test_string1();return 0;
}

 结果如下：

2.find和erase

这是string.cpp文件

	size_t string::find(char ch, size_t pos){for (size_t i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == ch){return i;}}return npos;}size_t string::find(const char* str, size_t pos){const char* p = strstr(_str + pos, str);   //strstr() 函数的作用是在一个字符串（str1）中查找另一个字符串（str2）的出现位置。//如果找到，它返回一个指向 str1 中第一次出现的 str2 的指针；// 如果找不到，则返回空指针（NULL）。if (p == nullptr){return npos;}else{return p - _str;      //两个指针相减，结果得到这个元素的下标}}void string::erase(size_t pos, size_t len){if (len > _size - pos){_str[pos] = '\0';_size = pos;}else{size_t end = pos + len;{while (end <= _size){_str[end - len] = _str[end];++end;}_size -= len;}}}

这是test.cpp文件 

void test_string_find_erase()
{string s1("hello world");cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(6,2);cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(6, 20);cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(3);cout << s1.c_str() << endl;string s2("welcome to guangzhou!");cout << s2.find('o') << endl;cout << s2.find("guangzh") << endl;}
int main()
{test_string_find_erase();return 0;
}

结果如下：

3.迭代器

这是test.cpp文件

void test_string_iterator()
{string s1("hello world");for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){s1[i]++;cout << s1[i] << " ";}cout << endl;string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;for (auto e : s1){cout << e;}cout << endl;}
int main()
{test_string_iterator();return 0;
}

运行结果：

4.substr()

string string::substr(size_t pos, size_t len)
{size_t leftlen = _size - pos;     //求出要截取部分长度if (len > leftlen){len = leftlen;}string tmp;tmp.reserve(len);for (size_t i = 0; i < len; i++){tmp += _str[pos + i];}return tmp;
}

void test_string5()
{string s1("hello world");string sub1 = s1.substr(6, 3);cout << sub1.c_str() << endl;string sub2 = s1.substr(6, 300);cout << sub2.c_str() << endl;string sub3 = s1.substr(6);cout << sub3.c_str() << endl;string s2("hello bitxxxxxxxxxxxxxxxxxx");s1 = s2;cout << s1.c_str() << endl;cout << s2.c_str() << endl;s1 = s1;cout << s1.c_str() << endl;
}
int main()
{//test_string_add();//test_string_find_erase();//test_string_iterator();test_string5();return 0;
}

5.流插入和提取

	ostream& operator<<(ostream& out, const string& s){for (auto ch : s){out << ch;}return out;}istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();        //此举是为了防止s原有内容对输入的影响//类比我们要接满一个大水桶，但是我们不知道需要到底具体有多少水// 正好手里有一个可以装N升水的小盆，我们可以用这个小盆装水，满了后导入大桶里// 这样可以使得：// 输入短串，不会浪费空间// 输入长串，避免不断扩容const size_t N = 1024;char buff[N];int i = 0;char ch = in.get();       //获取首个单个字符while (ch != ' ' && ch != '\n');{buff[i++] = ch;if (i == N - 1){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();    //获取其余诸多单个字符}//此时有两种情况：1是输入字符串的字符个数正好为N的整数倍，此时i==0;（盆里面没有水了）//2是输入字符串的字符个数不为N的整数倍，此时i>0;（盆里面还有水）if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}istream& getline(istream& in, string& s, char delim){s.clear();const size_t N = 1024;char buff[N];int i = 0;char ch = in.get();while (ch != delim){buff[i++] = ch;if (i == N - 1){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}

void test_string6()
{string s1, s2;cin >> s1 >> s2;cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;string s3;//getline(cin, s3);getline(cin, s3, '!');cout << s3 << endl;
}
int main()
{//test_string_add();//test_string_find_erase();//test_string_iterator();//test_string5();test_string6();return 0;
}

6.汇总：

这是string.h文件

#pragma once
#include<iostream>
#include<assert.h>
#include<string.h>
using namespace std;
namespace my_string
{class string{public:typedef char* iterator;typedef const char* const_iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}const_iterator begin() const{return _str;}const_iterator end() const{return _str + _size;}string(const char* str = "");string(size_t n, char ch);string(const string& s);string& operator=(const string& s);~string();void clear(){_str[0] = '\0';_size = 0;}const char* c_str() const{return _str;}void reserve(size_t n);void push_back(char ch);void append(const char* str);string& operator+=(char ch);string& operator+=(const char* str);void insert(size_t pos, size_t n, char ch);void insert(size_t pos, const char* str);void erase(size_t pos = 0, size_t len = npos);size_t find(char ch, size_t pos = 0);size_t find(const char* str, size_t pos = 0);size_t size()const{return _size;}size_t capacity()const{return _size;}char& operator[](size_t pos) const{assert(pos < _size);return _str[pos];}string substr(size_t pos, size_t len = npos);bool operator==(const string& s)const;bool operator!=(const string& s)const;bool operator<(const string& s)const;bool operator<= (const string & s)const;bool operator>(const string& s)const;bool operator>=(const string& s)const;private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;const static size_t npos;};//cout<<s1ostream& operator<<(ostream& out, const string& s);//cin>>s1istream& operator<<(istream& in, string& s);istream& getline(istream& is, string& s, char delim = '#');}

这是string.cpp文件

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"string.h"
namespace my_string
{const size_t string::npos = -1;string::string(size_t n, char ch):_str(new char[n + 1]), _size(n), _capacity(n){for (size_t i = 0; i < n; i++){_str[i] = ch;}_str[_size] = '\0';}string::string(const char* str):_size(strlen(str)){_capacity = _size;_str = new char[_size + 1];   //多开一个空间放\0strcpy(_str, str);}//s2(s1)string::string(const string& s){_str = new char[s._capacity + 1];    //永远都记得多开一个strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;}//s1=s2//s1=s1(不建议这样做）string& string::operator=(const string& s){//this :s1     s:s2if (this != &s)     //避免s1=s1这种事件发生{//这里由于我们之前在构造_str的时候使用new[]了，但为了我们之后将s2拷贝给s1，//我们要开一个能装下s2的空间，所以这里我们先delete[],再new[]一个，用于拷贝s2，//注意，strcpy不能变插边扩容，这才是我们这么做的根本原因delete[] _str;_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_size = s._size;_capacity = s._capacity;}return *this;          //我们要通过s2构造s1，故返回*this}string::~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;}void string::reserve(size_t n){if (n > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}void string::push_back(char ch){if (_size + 1 > _capacity){//意味着此时已经满了，需要扩容才能插入//扩容,建议使用函数复用//还要讨论原来容量是不是0reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);}//此时已经完成扩容，容量足够用_str[_size] = ch;_size++;_str[_size] = '\0';            //别忘了把\0也考过来}void string::append(const char* str){//注：我们这里是直接按照库里的思路去实现的  // 在这里扩容_size+len也是可以的   只不过思路不一样// 也可能官方认为追加直接扩二倍  后面人继续使用的时候可以少调几次开空间吧size_t len = strlen(str);if (_size + len > _capacity){//意味着此时已经满了，需要扩容才能插入//扩容,与push_back不同的是，// 默认使用append是认为你这个字符串原先就是有内容才追加的// 如果害怕有人确实会直接使用这个接口 可以加上_capacity=0的情况size_t newcapacity = 2 * _capacity;//考虑到可能插入的字符串过长，2倍扩容都可能不够//为防止越界的产生，我们再严谨的讨论一下if (_size + len > 2 * _capacity){newcapacity = _size + len;}reserve(newcapacity);}//strcpy在拷贝时会从第一个字符出发找\0,// 为了节约编译器运行时间，我们直接手动让他从\0出发strcpy(_str + _size, str);   _size += len; }string& string::operator+=(char ch){push_back(ch);return *this;}string& string::operator+=(const char* str){append(str);return *this;}void string::insert(size_t pos, size_t n, char ch){assert(pos <= _size);assert(n > 0);//还是要考虑扩容问题if (_size + n > _capacity){size_t newcapacity = 2 * _capacity;if (_size + n > 2 * _capacity){newcapacity = _size + n;}reserve(newcapacity);}size_t end = _size + n;       //一切以\0为准while (end > pos + n - 1)     //准备挪动数据，这是需要挪动的数据范围{_str[end] = _str[end - n];//最后一个数据先动end--;}//挪完了，有地方了，但是要插入的数还没进来呢！for (size_t i = 0; i < n; i++){_str[pos + i] = ch;}_size += n;}void string::insert(size_t pos, const char* str){assert(pos <= _size);size_t n = strlen(str);if (_size + n > _capacity){size_t newCapacity = 2 * _capacity;if (_size + n > 2 * _capacity){newCapacity = _size + n;}reserve(newCapacity);}size_t end = _size + n;while (end > pos + n - 1){_str[end] = _str[end - n];--end;}for (size_t i = 0; i < n; i++){_str[pos + i] = str[i];}}void string::erase(size_t pos, size_t len){if (len > _size - pos){_str[pos] = '\0';_size = pos;}else{size_t end = pos + len;{while (end <= _size){_str[end - len] = _str[end];++end;}_size -= len;}}}size_t string::find(char ch, size_t pos){for (size_t i = pos; i < _size; i++){if (_str[i] == ch){return i;}}return npos;}size_t string::find(const char* str, size_t pos){const char* p = strstr(_str + pos, str);   //strstr() 函数的作用是在一个字符串（str1）中查找另一个字符串（str2）的出现位置。//如果找到，它返回一个指向 str1 中第一次出现的 str2 的指针；// 如果找不到，则返回空指针（NULL）。if (p == nullptr){return npos;}else{return p - _str;      //两个指针相减，结果得到这个元素的下标}}string string::substr(size_t pos, size_t len){size_t leftlen = _size - pos;     //求出要截取部分长度if (len > leftlen){len = leftlen;}string tmp;tmp.reserve(len);for (size_t i = 0; i < len; i++){tmp += _str[pos + i];}return tmp;}bool string::operator==(const string& s)const{return strcmp(_str, s._str) == 0;}bool string::operator!=(const string& s)const{return !(*this == s);}bool string::operator<(const string& s)const{return strcmp(_str, s._str) < 0;}bool string::operator<=(const string& s)const{return *this < s || *this == s;}bool string::operator>(const string& s)const{return !(*this <= s);}bool string::operator>=(const string& s)const{return *this == s || *this > s;}ostream& operator<<(ostream& out, const string& s){for (auto ch : s){out << ch;}return out;}istream& operator>>(istream& in, string& s){s.clear();        //此举是为了防止s原有内容对输入的影响//类比我们要接满一个大水桶，但是我们不知道需要到底具体有多少水// 正好手里有一个可以装N升水的小盆，我们可以用这个小盆装水，满了后导入大桶里// 这样可以使得：// 输入短串，不会浪费空间// 输入长串，避免不断扩容const size_t N = 1024;char buff[N];int i = 0;char ch = in.get();       //获取首个单个字符while (ch != ' ' && ch != '\n');{buff[i++] = ch;if (i == N - 1){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();    //获取其余诸多单个字符}//此时有两种情况：1是输入字符串的字符个数正好为N的整数倍，此时i==0;（盆里面没有水了）//2是输入字符串的字符个数不为N的整数倍，此时i>0;（盆里面还有水）if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}istream& getline(istream& in, string& s, char delim){s.clear();const size_t N = 1024;char buff[N];int i = 0;char ch = in.get();while (ch != delim){buff[i++] = ch;if (i == N - 1){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}
}

这是test.cpp文件

#include"string.h"
#include<string>
void test_string_add()
{string s1("hello world");cout << s1.c_str() << endl;s1 += ' ';cout << s1.c_str() << endl;s1 += '+';cout << s1.c_str() << endl;s1 += "hello everybody";cout << s1.c_str() << endl;s1.push_back(',');cout << s1.c_str() << endl;s1.append("welcome!");cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(6,1, 't');cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(7, "he ");cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(41, "nice to meet you");cout << s1.c_str() << endl;s1.insert(0, "good morning!");cout << s1.c_str() << endl;
}
void test_string_find_erase()
{string s1("hello world");cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(6,2);cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(6, 20);cout << s1.c_str() << endl;s1.erase(3);cout << s1.c_str() << endl;string s2("welcome to guangzhou!");cout << s2.find('o') << endl;cout << s2.find("guangzh") << endl;}
void test_string_iterator()
{string s1("hello world");for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++){s1[i]++;cout << s1[i] << " ";}cout << endl;string::iterator it = s1.begin();while (it != s1.end()){cout << *it << " ";++it;}cout << endl;for (auto e : s1){cout << e;}cout << endl;}
void test_string5()
{string s1("hello world");string sub1 = s1.substr(6, 3);cout << sub1.c_str() << endl;string sub2 = s1.substr(6, 300);cout << sub2.c_str() << endl;string sub3 = s1.substr(6);cout << sub3.c_str() << endl;string s2("hello bitxxxxxxxxxxxxxxxxxx");s1 = s2;cout << s1.c_str() << endl;cout << s2.c_str() << endl;s1 = s1;cout << s1.c_str() << endl;
}
void test_string6()
{string s1, s2;cin >> s1 >> s2;cout << s1 << endl;cout << s2 << endl;string s3;//getline(cin, s3);getline(cin, s3, '!');cout << s3 << endl;
}
int main()
{//test_string_add();//test_string_find_erase();//test_string_iterator();//test_string5();test_string6();return 0;
}