【C++】模拟string类-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Hush_H/article/details/130472454

该文详细介绍了如何模拟实现C++中的string类，包括成员变量如_char指针、_size和_capacity，以及构造函数、拷贝构造函数和析构函数的实现。文章还涵盖了赋值运算符重载、关系运算符重载、[]运算符重载，以及c_str、size、capacity等方法的模拟。此外，还讨论了reserve和resize函数的实现，插入、删除、查找功能，以及交换操作。

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一、模拟string类

1.成员变量

char* _str;
size_t _size;
size_t _capacity;
static const size_t npos;

注意：静态成员变量npos一般在类外定义，如下：

const size_t string::npos = -1;

2.构造函数 & 拷贝函数 & 析构函数

代码展示：

//构造函数
string(const char* str = "")
	:_size(strlen(str))
{
	_capacity = _size == 0 ? 3 : _size;
	_str = new char[_capacity + 1];
	strcpy(_str, str);
}
//拷贝函数
string(const string& s)
	:_size(s._size)
	, _capacity(s._capacity)
{
	_str = new char[s._capacity + 1];
	strcpy(_str, s._str);
}
//析构函数
~string()
{
	delete[] _str;
	_size = _capacity = 0;
}

3.赋值运算符重载

代码展示：

//s2=s1
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;
}

4.关系运算符重载

代码展示：

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) const
{
	return *this > s || *this == s;
}
bool operator<(const string& s) const
{
	return !(*this >= s);
}
bool operator<=(const string& s) const
{
	return !(*this > s);
}
bool operator!=(const string& s) const
{
	return !(*this == s);
}

5.[]运算符重载

代码展示：

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

//s1[i]++
char& operator[](size_t pos)
{
	assert(pos < _size);
	return _str[pos];
}

6.模拟c_str & size & capacity

代码展示：

const char* c_str()
{
	return _str;
}
size_t size() const
{
	return _size;
}
size_t capacity() const
{
	return _capacity;
}

7.模拟reserve & resize

代码展示：

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 ch = '\0')
{
	if (n < _size)
	{
		//删除数据
		_size = n;
		_str[_size] = '\0';
	}
	else
	{
		if (n > _capacity)
		{
			reserve(n);
		}
		size_t i = _size;
		while (i < n)
		{
			_str[i] = ch;
			i++;
		}
		_size = n;
		_str[_size] = '\0';
	}
}

8.插入与删除

代码展示：

//在字符串后尾插入一个字符
void push_back(char ch)
{
	if (_size + 1 > _capacity)
	{
		reserve(_capacity * 2);
	}
	_str[_size] = ch;
	_size++;
	_str[_size] = '\0';
	//insert(_size, ch);
}

//在字符串后追加一个字符串
void append(const char* str)
{
	size_t len = strlen(str);
	if (_size + len > _capacity)
	{
		reserve(_size + len);
	}
	strcpy(_str + _size, str);
	_size += len;
	//insert(_size, str);
}

//在字符串后尾插入一个字符
string& operator+=(char ch)
{
	push_back(ch);
	return *this;
}

在字符串后追加一个字符串
string& operator+=(const char* str)
{
	append(str);
	return *this;
}

//在pos位置插入一个字符
string& insert(size_t pos, char ch)
{
	assert(pos <= _size);
	if (_size + 1 > _capacity)
	{
		reserve(2 * _capacity);
	}
	size_t end = _size + 1;
	while (end > pos)
	{
		_str[end] = _str[end - 1];
		end--;
	}
	_str[pos] = ch;
	_size++;
	return *this;
}

//在pos位置插入一个字符串
string& insert(size_t pos, const char* str)
{
	assert(pos <= _size);
	size_t len = strlen(str);
	if (_size + len > _capacity)
	{
		reserve(_size + len);
	}
	//挪动数据
	size_t end = _size + len;
	while (end > pos + len - 1)
	{
		_str[end] = _str[end - len];
		end--;
	}
	//拷贝插入
	strncpy(_str + pos, str, len);
	_str += len;
	return *this;
}

//在pos位置删除数据
string& 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;
	}
	return *this;
}

9.交换与查找

代码展示：

void swap(string& s)
{
	std::swap(_str, s._str);
	std::swap(_capacity, s._capacity);
	std::swap(_size, s._size);
}

size_t find(char ch, size_t pos = 0)
{
	assert(pos < _size);
	for (size_t i = pos; i < _size; i++)
	{
		if (_str[i] == ch)
			return i;
	}
	return npos;
}

size_t find(const char* str, size_t pos = 0)
{
	assert(pos < _size);
	char* p = strstr(_str + pos, str);
	if (p == nullptr)
	{
		return npos;
	}
	else
	{
		return p - _str;
	}
}

10.清除

代码展示：

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

二、完整代码展示

class string
{
public:
	typedef char* iterator;
	typedef const char* const_iteartor;
	iterator begin()
	{
		return _str;
	}
	iterator end()
	{
		return _str + _size;
	}
	const_iteartor begin() const
	{
		return _str;
	}
	const_iteartor end() const
	{
		return _str + _size;
	}
	//构造函数
	string(const char* str = "")
		:_size(strlen(str))
	{
		_capacity = _size == 0 ? 3 : _size;
		_str = new char[_capacity + 1];
		strcpy(_str, str);
	}
	//拷贝函数
	string(const string& s)
		:_size(s._size)
		, _capacity(s._capacity)
	{
		_str = new char[s._capacity + 1];
		strcpy(_str, s._str);
	}

	//s2=s1
	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;
	}
	//析构函数
	~string()
	{
		delete[] _str;
		_size = _capacity = 0;
	}

	const char* c_str()
	{
		return _str;
	}
	size_t size() const
	{
		return _size;
	}
	size_t capacity() const
	{
		return _capacity;
	}
	const char& operator[](size_t pos) const
	{
		assert(pos < _size);
		return _str[pos];
	}

	//s1[i]++
	char& operator[](size_t pos)
	{
		assert(pos < _size);
		return _str[pos];
	}

	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) const
	{
		return *this > s || *this == s;
	}

	bool operator<(const string& s) const
	{
		return !(*this >= s);
	}
	bool operator<=(const string& s) const
	{
		return !(*this > s);
	}
	bool operator!=(const string& s) const
	{
		return !(*this == s);
	}

	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 ch = '\0')
	{
		if (n < _size)
		{
			//删除数据
			_size = n;
			_str[_size] = '\0';
		}
		else
		{
			if (n > _capacity)
			{
				reserve(n);
			}
			size_t i = _size;
			while (i < n)
			{
				_str[i] = ch;
				i++;
			}
			_size = n;
			_str[_size] = '\0';
		}
	}

	void push_back(char ch)
	{
		if (_size + 1 > _capacity)
		{
			reserve(_capacity * 2);
		}
		_str[_size] = ch;
		_size++;
		_str[_size] = '\0';
		//insert(_size, ch);
	}

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

	string& operator+=(char ch)
	{
		push_back(ch);
		return *this;
	}

	string& operator+=(const char* str)
	{
		append(str);
		return *this;
	}
	string& insert(size_t pos, char ch)
	{
		assert(pos <= _size);
		if (_size + 1 > _capacity)
		{
			reserve(2 * _capacity);
		}
		size_t end = _size + 1;
		while (end > pos)
		{
			_str[end] = _str[end - 1];
			end--;
		}
		_str[pos] = ch;
		_size++;
		return *this;
	}

	string& insert(size_t pos, const char* str)
	{
		assert(pos <= _size);
		size_t len = strlen(str);
		if (_size + len > _capacity)
		{
			reserve(_size + len);
		}

		//挪动数据
		size_t end = _size + len;
		while (end > pos + len - 1)
		{
			_str[end] = _str[end - len];
			end--;
		}

		//拷贝插入
		strncpy(_str + pos, str, len);
		_str += len;
		return *this;
	}

	string& 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;
		}
		return *this;
	}

	void swap(string& s)
	{
		std::swap(_str, s._str);
		std::swap(_capacity, s._capacity);
		std::swap(_size, s._size);
	}

	size_t find(char ch, size_t pos = 0)
	{
		assert(pos < _size);
		for (size_t i = pos; i < _size; i++)
		{
			if (_str[i] == ch)
				return i;
		}
		return npos;
	}

	size_t find(const char* str, size_t pos = 0)
	{
		assert(pos < _size);
		char* p = strstr(_str + pos, str);
		if (p == nullptr)
		{
			return npos;
		}
		else
		{
			return p - _str;
		}
	}

	void clear()
	{
		_str[0] = '\0';
		_size = 0;
	}
private:
	char* _str;
	size_t _size;
	size_t _capacity;
	static const size_t npos;
};
const size_t string::npos = -1;