前言
string类一直都是C++的经典问题，之前的文章已经对string类做了一个基本的介绍（string类的基本常用接口），为了更好理解string类的功能，此篇文章将手把手教你带你手搓模拟实现string类，快来一起学习吧！！！
目录
一、 构造/析构/拷贝构造/赋值
1、 构造函数
1️⃣最初版本：
❓【问题】❓
【解答】
❓【问题】❓
【解答】
2️⃣改进版本：
3️⃣优化版本：
2、析构函数
3、拷贝构造函数
4、operator =
二、 遍历
1、operate[ ]
2、iterator
3、范围 for
三、比较
1、 operate >
2、operator ==
3、operator >=
4、operator <
5、operator <=
6、operator ！=
四、增加
1、push_back
2、append
3、operator +=
4、insert
1）插入一个字符
2）插入一串字符
五、改操作
1、reserve
2、resize
3、erase
4、clean
5、swap
6、find
1）查找一个字符
2）查找字符串
六、流插入和流提取
1、流插入
2、流提取
七、完整代码
一、 构造/析构/拷贝构造/赋值
为了和标准库分开，我们可以将我们需要模拟实现的string类用另一个命名空间封装起来。
1、 构造函数
1️⃣最初版本：
我们很容易想到下面这种方式：
但是在运行过程中会出现一系列问题：
❓【问题】❓
不能直接把 str 赋值给 _str .
【解答】
在string类中，str 是被const修饰的，这是库里规定的，不能改变。给成员变量 char*_str 加上 const 可以暂时解决这个问题，但会使后期无法对字符串进行扩容。因此，解决方法是开辟一块新的空间，然后将 str 的数据拷贝到_str 中。
❓【问题】❓
无参构造函数运行错误
【解答】
打印 s1,会调用无参构造函数，cout 流插入是自动识别类型，识别为 const char*，他不是去打印这个指针，是打印这个字符串‘\0’之前的数字，就会对空指针进行解引用。因此，解决方法是不在_str 中放入空指针，而是开辟一个空间放入‘\0’;
2️⃣改进版本：
3️⃣优化版本：
利用构造函数的缺省值
2、析构函数
要与new[ ]对应用delete[ ]释放空间。 然后将指针置空，大小容量置0。
3、拷贝构造函数
系统会默认生成拷贝构造函数， 系统默认生成的浅拷贝，两个指向同一块空间，会导致两个问题：改变一个会影响另外一个；一块空间会被析构两次。因此我们需要深拷贝，开辟一块和原来一样大的空间，将数据拷贝过来。更多细节知识可以参考【拷贝构造函数】
4、operator =
赋值是两个已经存在的对象，将其中一个对象拷贝给另一个对象。从内存大小上看，有三种情况：两个对象的内存差不多大，直接可以将内容拷贝过去；赋值对象的内存比较大，直接将内容拷贝过去，但是可能造成空间的浪费；赋值对象的内存比较小，拷贝内容需要对其扩容。
因此，我们可以直接开辟一块跟要赋值对象s一样大的空间tmp，然后将赋值对象的值拷贝到tmp里。将被赋值对_str象的空间释放。最后将tmp赋给_str.将_str对象的大小和容量都与s对象一致。
二、 遍历
1、operate[ ]
需要两个版本，编译器可以自动识别。
2、iterator
iterator其实在string里来说本质上可以看成一个指针类型。我们在这里自己定义一个iterator。定义完iterator类型后，就可以写begin()和end()了。begin返回的是指向开头位置的迭代器，end返回的是指向最后一个字符的下一个位置。迭代器也需要分为const和非const版本。
3、范围 for
范围 for 遍历的底层逻辑是迭代器，因此定义迭代器之后可以直接使用。
【运行结果】
三、比较
1、 operate >
比较大小是依次比较字母的 ascll 码值。
2、operator ==
3、operator >=
4、operator <
5、operator <=
6、operator ！=
四、增加
1、push_back
首先需要判断内存是否需要扩容，扩容可以自己修改，本文选择是两倍扩容。然后直接将字符放在最后，size++，不要忘记补上‘\0’;
2、append
首先需要判断内存是否需要扩容。然后将 str 字符串加在原字符串后面，strcpy 会把‘\0’ 一起拷贝过去，因此不需要单独加上。
3、operator +=
+= 的底层逻辑依旧是push_back 和 append。
4、insert
1）插入一个字符
首先需要判断内存大小；把pos后的字符从前往后挪一个，然后把指定字符放入 pos。最后更新size；需要注意头插，end容易产生越界的问题，本文采用的解决方案是把end往后移一位。
2）插入一串字符
五、改操作
1、reserve
功能是预留空间，主要用来扩容。当数据实际大小大于容量时，就要开始扩容。原理就是在异地开辟一块空间，多开一个字符用来存放 ‘\0’，然后将原字符拷贝过来，释放原空间。将空间和容量再次赋值给原字符串。
2、resize
resize 和 reserve 的区别就是 resize 会扩容之后初始化，如果规定初始化内容，是在原字符串的后面加上规定的初始化内容。改变的仅仅是size，capacity不会改变。resize n 有三种情况：
① n < size 直接删除数据，保留前n个
② size < n ③ n > capacity 扩容 n，capacity 不变 3、erase erase()删除某个位置len个字符，len给了缺省值npos，也就是不写长度时，默认从pos位置一直删除到尾。所以有两种情况： ①pos+len >= size ,删除pos后的所有值，直接将 pos 位置的值改成“\0”; ②pos+len< size时，把pos+len后面的值拷贝到pos后，然后调整size即可。 4、clean 只需要将第一个位置上修改成’\0’，大小修改成0. 5、swap 6、find 1）查找一个字符 find()可以从某个位置开始查找某个字符，返回改字符的位置。 首先需要判断pos位置是否合法。直接利用遍历从pos位置开始查找该字符ch，如果找到直接返回该下标，如果没有找到则返回npos。 2）查找字符串 返回该字符串的位置。 首先需要判断pos位置合法性，直接使用strstr来查找字符串，找到返回指向该字符起始位置的指针。指针-指针等于长度，所以p减去起始位置就是p的位置。 六、流插入和流提取 1、流插入 流插入cout，利用运算符<<重载，要注意这个函数不能写成成员函数，因为this指针会抢占左操作数，而左操作数应该是流插入cout。所以必须写在类外，不能写在类里。写在类外的话，想要访问类里的私有成员就得需要使用友元，而这里可以不需要使用友元就可以访问私有成员，那就是一个一个字符打印。 2、流提取 ①cin和scanf当遇到空格或换行都会停止读取。 ②本文使用get()函数，因为不管是换行还是空格都会读取。 ③每次读取之前都需要将缓冲区内容清空，不然下一次读取就会将上一次的内容也读取下来。 ④这里如果每次都读取一个字符会很麻烦，因为会不断的扩容，如果提取的字符很长，就会从小到大不断扩容。所以这里采取的是将提取的字符放入一个数组里，当提取部分或者全部提取之后再放进去。这样就可以减少扩容次数了。注意最后一位要放入’\0’. 七、完整代码 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #pragma once #include #include namespace zhou { class string { public: typedef char* iterator; iterator begin() { return _str; } iterator end() { return _str+_size; } iterator begin() const { return _str; } iterator end() const { return _str + _size; } //无参的构造函数 /*string() :_str(new char[1]) ,_size(0) ,_capacity(0) { _str[0] = '\0'; }*/ //带参的构造函数 //str是被const修饰的，是库里面决定的，不能改变 //string(const char* str=nullptr) 不可以，strlen遇到'\0'才停止，遇到空指针会崩溃 //string(const char* str = '\0') 不可以，类型不匹配，左边是char类型的 //string(const char* str = "\0") //可以，是常量字符串，strlen是0，可以正常运算。 string(const char* str = "") //可以，不写默认是'\0' :_size(strlen(str)) { _capacity = _size; _str = new char[_capacity + 1]; strcpy(_str, str); } //返回c形式的字符串 const char* c_str() { return _str; } string(const string& s) :_size(s._size) , _capacity(s._capacity) { _str = new char[s._capacity + 1]; strcpy(_str, s._str); } //无 const 修饰 char& operator[](size_t pos) { assert(pos < _size); return _str[pos]; } //有 const 修饰 const char& operator[](size_t pos) const { assert(pos < _size); return _str[pos]; } size_t size() { return _size; } //赋值 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; } //不修改成员变量数据的函数，最好都加上const 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; return *this > s || s == *this; } 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) { _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) { //要判断内存 if (_size + 1 > _capacity) { reserve(2 * _capacity); } _str[_size] = ch; _size++; //不要忘'\0' _str[_size] = '\0'; } void append(const char* str) { size_t len = strlen(str); if (_size + len > _capacity) { reserve(_size + len); } strcpy(_str + _size, str); _size += len; } 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); } //问题代码，会发现头插时会崩溃 /*size_t end = _size; while (end >=pos) { _str[end + 1] = _str[end]; end--; }*/ 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) { size_t len = strlen(str); assert(pos <= _size); if (_size + len > _capacity) { reserve(_size + len); } size_t end = _size + len; while (end > pos + len-1) { _str[end] = _str[end-len]; end--; } strncpy(_str + pos, str,len); _size += 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; } ~string() { delete[] _str; _str = nullptr; _capacity =_size= 0; } private: char* _str; size_t _size; size_t _capacity; static const size_t npos; }; const size_t string::npos = -1; ostream& operator<<(ostream& out, const string& s) { for (auto ch : s) { out << ch; } return out; } istream& operator>>(istream& in, string& s) { s.clear(); char ch = in.get(); char buff[128]; size_t i = 0; while (ch != ' ' && ch != '\n') { buff[i++] = ch; if (i == 127) { buff[127] = '\0'; s += buff; i = 0; } ch = in.get(); } if (i != 0) { buff[i] = '\0'; s += buff; } return in; } void test_string1() { string s1; string s2("hello world"); cout << s1.c_str() << endl; cout << s2.c_str() << endl; } void test_string2() { string s("hello world"); //下标遍历 for (size_t i = 0; i < s.size(); i++) { cout< } cout << endl; //iterator遍历 string::iterator it = s.begin(); while (it < s.end()) { cout << *it; it++; } cout << endl; //范围for for (auto ch : s) { cout << ch; } } } 好文链接
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