為什么學習string
C語言中的字串
C語言中，字串是以
‘\0’結尾的一些字符的集合，為了操作方便，C標準庫提供了一些str系列的函式，但是這些庫函式是與字串分開的，不符合OOP思想，而且底層空間需要用戶自己管理，稍不留神就會發生越界訪問，
string
string是一個類，對于底層空間自己管理，不會發生越界訪問，string使用起來方便、快捷、簡單，
string的常用介面
string類物件的構造
| 函式名稱 | 功能說明 |
|---|---|
string() （重點） | 構造空的string類物件，即空字串 |
string(const char* s) （重點） | 用C-string來構造string類物件 |
| string(size_t n, char c) | string類物件中包含n個字符c |
string(const string&s) （重點） | 拷貝建構式 |
string物件的容量操作
| 函式名稱 | 功能說明 |
|---|---|
| size（重點） | 回傳字串有效字符長度 |
| length | 回傳字串有效字符長度 |
| capacity | 回傳空間總大小 |
| empty （重點） | 檢測字串釋放為空串，是回傳true，否則回傳false |
| clear （重點） | 清空有效字符 |
| reserve （重點） | 為字串預留空間 |
| resize （重點） | 將有效字符的個數該成n個，多出的空間用字符c填充 |
注意
■ 1、size()與length()方法底層實作原理完全相同，引入size()的原因是為了與其他容器的介面保持一致，一般情況下基本都是用size()，
■ 2、clear只是將string中有效字符清空，不會改變底層空間大小，
■ 3、resize(size_t n)與resize(size_t n,char c)都是將字串中有效字符個數改變到n個，不同的是當字符個數增多時：resize(n)用0來填充多出的元素空間，resize(size_t n, char c)用字符c來填充多出的元素空間，注意：resize在改變元素個數時，如果是將元素個數增多，可能會改變底層容量的大小，如果是將元素個數減少，底層空間總大小不變，
■ 4、reserve(size_t res_arg=0)：為string預留出空間，不改變有效元素的個數，當reserve的引數小于string的底層空間總大小時，reserve不會改變容量大小，
string類物件的訪問與遍歷操作
| 函式名稱 | 功能說明 |
|---|---|
| operator[] （重 點） | 回傳pos位置的字符，const string類物件呼叫 |
| begin+ end | begin獲取一個字符的迭代器 + end獲取最后一個字符下一個位置的迭 代器 |
| rbegin + rend | begin獲取一個字符的迭代器 + end獲取最后一個字符下一個位置的迭 代器 |
| 范圍for | C++11支持更簡潔的范圍for的新遍歷方式 |
string類物件的修改操作
| 函式名稱 | 功能說明 |
|---|---|
| push_back | 在字串后尾插字符c |
| append | 在字串后追加一個字串 |
| operator+= (重點) | 在字串后追加字串str |
| c_str(重點) | 回傳C格式字串 |
| find + npos(重點) | 從字串pos位置開始往后找字符c，回傳該字符在字串中的位置 |
| rfind | 從字串pos位置開始往前找字符c，回傳該字符在字串中的位置 |
| substr | 在str中從pos位置開始，截取n個字符，然后將其回傳 |
注意
對string的操作時，如果能夠大概預估到放多少字符，可以先通過
reserve把空間預留好，這樣可以有效的避免開辟多次重新開辟空間，拷貝資料時消耗的時間，
string類非成員函式
| 函式 | 功能說明 |
|---|---|
| operator+ | 盡量少用，因為傳值回傳，導致深拷貝效率低 |
| operator>> （重點） | 輸入運算子多載 |
| operator<< （重點） | 輸出運算子多載 |
| getline （重點） | 獲取一行字串 |
簡潔版string類的模擬實作
下面我們來實作一個簡單的string要求能夠正確的實作記憶體管理，要求實作
string類的構造、拷貝構造、賦值運算子多載以及解構式，
需要注意的時，string類中包含了指標，存在深淺拷貝的問題，有關深淺拷貝的文章參考我另外一篇博客：C++入門–建構式、拷貝建構式、解構式
string類的傳統寫法
class string{
public:
string(const char *str="")
{
if(str==nullptr)
{
assert(false);
return;
}
_str=new char[strlen(str)+1];
strcpy(_str,str._str);
}
string(const string& s)
:_str(new char[strlen(s._str)+1])
{
strcpy(_str,s._str);
}
string& operator=(const string& s)
{
if(this!=&s) //判斷是否自己給自己賦值
{
delete[] _str; //洗掉_str原有的空間
_str=new char[strlen(s._str)+1];
strcpy(_str,s._str);
}
return *this;
}
~string()
{
delete[] _str;
_str=nullptr;
}
private:
char *_str;
}
string類的現代寫法
class string{
public:
string(const char* str=“”)
{
if(str==nullptr)
{
str="";
}
_str=new char[strlen(str)+1];
strcpy(_str,str);
}
string(const string& s)
:_str(nullptr);
{
string tempStr(s._str);//通過建構式去生成臨時變數，然后讓_str和臨時變數的_str交換，然后出函式作用域后臨時變數析構，析構nullptr合法，
swap(tempStr._str,_str);
}
string& operator=(string s) //傳值生成臨時變數，
{
swap(s._str,_str);
return *this;
}
~string()
{
delete[] _str;
_str=nullptr;
}
private:
char *_str;
}
string類的模擬實作
要實作string類的模擬實作，我們來對string類分解成一個一個的小模塊，
string類的定義、私有成員
namespace Mystring{
class string{
public:
void swap(string& s){
std::swap(_str,s._str);
std::swap(_size,s._size);
std::swap(_capacity,s._capacity);
}
//建構式
string(const char* str){
_size=strlen(str);
_capacity=_size;
_str=new char[_capacity+1];
strcpy(_str,str);
}
//拷貝構造
string(const string& s)
:_str(nullptr),_size(0),_capacity(0)
{
string temp(s._str);//構造一個臨時物件，然后和臨時物件交換，出作用域臨時物件析構，
swap(temp);
}
//賦值運算子多載使用現代寫法
string& operator(string s){
swap(s);
return *this;
}
//解構式
~string(){
delete[] _str;
_str=nullptr;
}
private:
char *_str;
size_t _size;
size_t _capacity;
public:
static const size_t npos;
}
//標記結尾
const size_t string::npos=-1;
}
string類的迭代器、多載[]運算子
namespace Mystring{
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;
}
char& operator[](size_t i){
assert(i<_size);
return _str[i];
}
const char& operator[](size_t i) const{
assert(i<_size);
return _str[i];
}
private:
char *_str;
size_t _size;
size_t _capacity;
public:
static const size_t npos;
}
//標記結尾
const size_t string::npos=-1;
}
string類的reserve、resize、insert函式實作
namespace Mystring{
class string{
public:
//If n is greater than the current string capacity, the function causes the container to increase its capacity to n characters (or greater).當n>_capacity時，將_capacity的大小擴大為n
void reserve(size_t n){
if(n>_capacity){
char *temp=new char[n+1]; //還有一個標志位'\0';所以要多申請一個空間
strcpy(temp,_str);
delete[] _str;//釋放原來的空間
_str=temp;
_capacity=n;
}
}
//放n<_size時，將_size改為n，當n>_size時，將索引為[_size,n-1]區間字符改為ch
void resize(size_t n,char ch='\0'){
if(n<_size){
_str[n]='\0';
_size=n;
}else{
if(n>_capacity){//當n>_capacity時需要擴容
reserve(n);
}
for(size_t i=_size;i<n;++i){
_str[i]=ch;
}
_str[n]='\0';
_size=n;
}
}
//插入一個字符
void insert(size_t pos,char ch){
assert(pos<=_size);//當pos==_size時即插入到最后
if(pos==_capacity){
size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 8 : _capacity * 2;//當字串為空時，給默認長度為8，當不為空時，_capacity擴大為原來的2倍
reserve(newcapacity);
}
size_t end=_size+1;
while(end>pos){
_str[end]=_str[end-1];
--end;
}
_str[pos]=ch;
++size;
}
void insert(size_t pos,const char* str){
assert(pos<=_size);//當pos==_size時即插入到最后
size_t len = strlen(str);
if (len + _size > _capacity) {
reserve(len+_size);
}
size_t end = len + _size;
while (end > pos + len) {
_str[end] = _str[end - len];
--end;
}
_str[end] = _str[end - len];
strncpy(_str+pos,str,len);
_size += len;
}
private:
char *_str;
size_t _size;
size_t _capacity;
public:
static const size_t npos;
}
//標記結尾
const size_t string::npos=-1;
}
string類的erase、find函式實作
namespace Mystring{
class string{
public:
//從pos下標開始洗掉長度為len的字串
void 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;
}
}
//查找字符
size_t find(char ch,size_t pos=0) {
for (size_t i = pos; i < _size; ++i) {
if (_str[i] == ch) {
return i;
}
}
return npos;
}
//查找字串
size_t find(const char* sub,size_t pos=0) {
const char* ret = strstr(_str+pos,sub);
if (ret == nullptr) {
return npos;
}
else {
return ret - _str;
}
}
private:
char *_str;
size_t _size;
size_t _capacity;
public:
static const size_t npos;
}
//標記結尾
const size_t string::npos=-1;
}
string類的operator+=、push_back、append、c_str、size函式實作
namespace Mystring{
class string{
public:
void push_back(char ch) {
insert(_size,ch);
}
void append(const char* str) {
insert(_size, str);
}
string& operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
string& operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}
string& operator+=(const string& s)
{
append(s._str);
return *this;
}
const char* c_str() const {
return _str;
}
size_t size() const {
return _size;
}
private:
char *_str;
size_t _size;
size_t _capacity;
public:
static const size_t npos;
}
//標記結尾
const size_t string::npos=-1;
}
string類的非成員函式實作
//注意：operator<<不一定是類的友元函式
ostream& operator<<(ostream& out,const string& s){
for(size_t i=0;i<s.size();++i){
out<<s[i];
}
return out;
}
istream& operator>>(istream& in, string& s) {
s.reserve(0);
char ch;
while (1) {
in.get(ch);
if (ch == '\n' || ch == ' ') break;
else s += ch;
}
return in;
}
bool operator<(const string& s1,const string& s2) {
size_t i1 = 0, i2 = 0;
while (i1 < s1.size() && i2 < s2.size()) {
if (s1[i1] < s2[i2]) {
return true;
}
else if (s1[i1] > s2[i2]) {
return false;
}
++i1, ++i2;
}
return s1.size() < s2.size();
}
bool operator==(const string& s1, const string& s2) {
if (s1.size() != s2.size()) return false;
size_t i = 0;;
while (i < s1.size()) {
if (s1[i] != s2[i]) {
return false;
}
++i;
}
return true;
}
bool operator!=(const string& s1, const string& s2) {
return !(s1==s2);
}
bool operator<=(const string& s1, const string& s2) {
return s1==s2&&s1<s2;
}
bool operator>(const string& s1, const string& s2) {
return !(s1<=s2);
}
bool operator>=(const string& s1, const string& s2) {
return !(s1<s2);
}
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