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關于C++STL string類的介紹及模擬實現(xiàn)

更新時間：2021年09月09日 09:20:33 作者：世_生

這篇文章主要介紹了關于C++STL string類的介紹及模擬實現(xiàn)的相關資料,需要的朋友可以參考下面具體的文章內(nèi)容

一、標準庫中的string類

1.string類

字符串的表示字符序列的類
標準的字符串類提供了對此類對象的支持，其接口類似于標準字符容器的接口，但添加了專門用于操作
單字節(jié)字符字符串的設計特性。
string類是使用char(即作為它的字符類型，使用它的默認char_traits和分配器類型(關于模板的更多信
息，請參閱basic_string)。
string類是basic_string模板類的一個實例，它使用char來實例化basic_string模板類，并用char_traits
和allocator作為basic_string的默認參數(shù)(根于更多的模板信息請參考basic_string)。
注意，這個類獨立于所使用的編碼來處理字節(jié):如果用來處理多字節(jié)或變長字符(如UTF-8)的序列，這個
類的所有成員(如長度或大小)以及它的迭代器，將仍然按照字節(jié)(而不是實際編碼的字符)來操作。

2.string類中的常用接口說明+模擬實現(xiàn)

2.1 string類對象的常見構造+模擬實現(xiàn)

代碼演示：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;

int main()
{
 string s1;
 string s4("hello world");
 string s5("hello world", 7);
 string s6(10, 'x');
 string s2(s4);
 string s3(s4, 6, 3);

 cout << "s1:"<< s1.c_str() << endl;
 cout << "s4:" << s4.c_str() << endl;
 cout << "s5:" << s5.c_str() << endl;
 cout << "s6:" << s6.c_str() << endl;
 cout << "s2:" << s2.c_str() << endl;
 cout << "s3:" << s3.c_str() << endl; 
}

運行結果：

模擬實現(xiàn)

由于上面有些接口不常用，所以我就模擬實現(xiàn)了一部分常用的接口

string (const char* s)

namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  string(const char*s = "")
  {
   if (s==nullptr)
    return;
   _size = strlen(s);
   _capacity = _size;
   _str = new char[_capacity + 1];
   strcpy(_str, s);
  }
  
  const char* c_str()
  {
   return _str;
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}

string (const string& str) void swap (string& str)

namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  void swap(string& str)
  {
  //下面的swap會調(diào)用庫里面的接口
   ::swap(_size, str._size);
   ::swap(_capacity, str._capacity);
   ::swap(_str, str._str);
  }

  string(const char*s = "")
  {
   if (s==nullptr)
    return;
   _size = strlen(s);
   _capacity = _size;
   _str = new char[_capacity + 1];

   strcpy(_str, s);
  }

  string(const string& str)
   :_str(nullptr), _size(0), _capacity(0)
  {
   string tmp(str._str);
   swap(tmp);
  }

  char* c_str()
  {
   return _str;
  }

 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}

2.2 string類對象的容量操作+模擬實現(xiàn)

代碼演示：

int main()
{
 string s1("hello world");
 cout <<"s1.size(): " <<s1.size() << endl;
 cout <<"s1.length(): "<< s1.length() << endl;
 cout <<"s1.capacity(): "<<s1.capacity() << endl;
 cout <<"s1:"<< s1 << endl;
 cout << endl;

 s1.clear();
 cout <<"s1:"<< s1 << endl;
 cout << "s1.size(): " << s1.size() << endl;
 cout << "s1.capacity(): " << s1.capacity() << endl;
 cout << endl;

 s1 = "hello world";
 cout << "s1:" << s1 << endl;
 cout << "s1.size(): " << s1.size() << endl;
 cout << "s1.capacity(): " << s1.capacity() << endl;
 s1.resize(17,'x');
 //當n>capacity,則擴容，并且把0~27上位置的空余位置填充‘字符'
 cout << "s1:" << s1 << endl;
 cout << "s1.size(): " << s1.size() << endl;
 cout << "s1.capacity(): " << s1.capacity() << endl;
 s1.resize(27, 'x');
 //當size<n<capacity,則把0~27上位置的空余位置填充‘字符'
 cout << "s1:" << s1 << endl;
 cout << "s1.size(): " << s1.size() << endl;
 cout << "s1.capacity(): " << s1.capacity() << endl;
 s1.resize(5, 'x');
 //當n<size,則只保留n個‘字符',空間大小不變
 cout << "s1:" << s1 << endl;
 cout << "s1.size(): " << s1.size() << endl;
 cout << "s1.capacity(): " << s1.capacity() << endl;
 cout << endl;

 string s2("hello world");
 s2.reserve(5);
 //當n<=capacity時，空間大小不變，且不改變數(shù)據(jù)內(nèi)容
 cout << "s2:" << s2 << endl;
 cout << "s2.size(): " << s2.size() << endl;
 cout << "s2.capacity(): " << s2.capacity() << endl;

 s2.reserve(100);
 //當n>capacity時，空間會增大
 cout << "s2:" << s2 << endl;
 cout << "s2.size(): " << s2.size() << endl;
 cout << "s2.capacity(): " << s2.capacity() << endl;
}

運行結果：

得知：

reserve和resize的區(qū)別：reserve不會影響內(nèi)容，resize會影響內(nèi)容。

模擬實現(xiàn)

size_t size() const 返回字符串的有效長度

namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  size_t size()const
  {
   return _size;
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}

size_t capacity() const 返回空間的大小

namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  size_t capacity()const
  {
   return _capacity;
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}

bool empty() const 檢測字符串釋放為空串，是返回true，否則返回false

namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  bool empty()const
  {
   return _str == 0;
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}

void clear() 清空有效字符，不會改變?nèi)萘?/code>



namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  void clear()
  {
   _size = 0;
   _str[_size] = '\0';
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}

void reserve (size_t n = 0)

請求改變?nèi)萘?，此功能對字符串長度沒有影響，無法改變其內(nèi)容



如果 n 大于當前字符串容量，則該函數(shù)會導致容器將其容量增加到 n 字符（或更大）

n小于當前字符串容量時，不會發(fā)生改變




namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  void reserve(size_t n=0)
  {
   if (n > _capacity)
   {
    char *tmp = new char[n + 1];
    strncpy(tmp,_str,_size+1);
    delete[]_str;

    _str = tmp;
    _capacity = n;
   }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}



補充：strncpy是C語言中的函數(shù)
char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num )


功能：

    將source中的字符串復制到destination中，且復制num個字符個數(shù)，如果在沒有復制完num個字符之前，找到了source的末尾，則目標填充零，直到向其編寫了總共num字符。
    如果來source中的字符有效長度大于數(shù)字，則目的地末尾不會隱含任何空字符（'\0'）。
    因此，在這種情況下，目的地不應被視為無效終止的 C 字符串（因此讀取它將溢出，所以這種時候記得要在末尾添加'\0'）。

void resize (size_t n, char c)

void resize (size_t n)

將有效字符的個數(shù)該成n個，多出的空間用字符c填充



    將字符串大小重新變?yōu)閚字符的長度。
    如果 n 小于當前字符串長度，則當前值將縮短為其第一個 n 字符，從而刪除 n 之外的字符。
    如果 n 大于當前字符串長度，則通過在末尾插入盡可能多的字符c以達到 n 的大小來擴展當前內(nèi)容。
    如果指定c，則新元素初始化為c的副本，否則，它們是值初始化字符（空字符）。

    


namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  void resize(size_t n,char c='\0')
  {
   if (n<_size)
   {
    _size = n;
    _str[_size] = '\0';
   }
   else
   {  
    if (n > _capacity)
    {
     reserve(n);
    }
    memset(_str + _size, c, n - _size);   
    _size = n;
    _str[_size] = '\0';
   }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}



補充：memset是C語言中的函數(shù)
void * memset ( void * ptr, int value, size_t num )


功能：

    將value傳到prt中，以第一個位置開始傳，傳num個，傳完為止。

    

總結

    size()與length()方法底層實現(xiàn)原理完全相同，引入size()的原因是為了與其他容器的接口保持一致，一般情況下基本都是用size()。
    clear()只是將string中有效字符清空，不改變底層空間大小。
    resize(size_t n) 與 resize(size_t n, char c)都是將字符串中有效字符個數(shù)改變到n個，不同的是當字符個數(shù)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(shù)時，如果是將元素個數(shù)增多，可能會改變底層容量的大
    reserve(size_t res_arg=0)：為string預留空間，不改變有效元素個數(shù)，當reserve的參數(shù)小于string的底層空間總大小時，reserver不會改變?nèi)萘看笮　?/code>


2.3 string類對象的訪問及遍歷操作+模擬實現(xiàn)





代碼演示：

int main()
{
 string s("hello world");
 cout << "operator[] :";
 for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
  cout << s[i] ;
 cout << endl;
 //迭代器
 string::iterator it = s.begin();
 cout << "iterator :";
 while (it != s.end())
 {
  cout << *it ;
  ++it;
 }
 cout << endl;
 //范圍for
 cout << "范圍for :";
 for (auto ch : s)
 {
  cout << ch ;
 }
 cout << endl;
}



模擬實現(xiàn)

const char& operator[] (size_t pos) const



namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  const char& operator[](size_t pos)const
  {
   assert(pos < _size);
   return _str[pos];
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}



iterator begin()    iterator end()



namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  typedef char* iterator;  
  iterator begin()
  {
   return _str;
  }
  iterator end()
  {
   return _str+_size;
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}



C++11：范圍for


在這里不實現(xiàn)，知道怎么用就行
2.4 string類對象的修改操作+模擬實現(xiàn)



代碼演示：

int main()
{
 string s("hello world");
 s.push_back('K');
 cout << s << endl;
 s.append("SSSSS");
 cout << s << endl;
 s += "FF";
 cout << s << endl;
 cout << s.find("KSS") << endl;
 s.erase(11, 8);
 cout << s << endl;
}



運行結果：



模擬實現(xiàn)：只實現(xiàn)了一些常用的接口
void push_back (char c)

在字符串后面插入字符c



namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  void push_back(char c)
  {
   if (_size == _capacity)
   {
    reserve(_capacity * 2);
   }
   _str[_size] = c;
   _str[_size+1] = '\0';
   _size++;
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}



string& append (const char*s)

在字符串后面追加字符串s



namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  string &append(const char*s)
  {
   size_t len = strlen(s)+_size;
   if (len > _capacity)
   {
    reserve(len);
   }
   strncpy(_str + _size, s, len - _size+1);
   _size = len;
   return *this;
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}



string& operator+= (const char* s)

在字符串后面追加字符串s



namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  string& operator+=(const char*s)
  {
   append(s);
   return *this;
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}



const char* c_str() const

返回c格式的字符串



namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  const char* c_str()const
  {
   return _str;
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}



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

從字符串pos位置開始往后找字符串s，返回該字符串s在字符串中的位置



namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  size_t find(const char*s,size_t pos=0)const
  {
   char *str = _str+pos;
   while (*str)
   {
    char* str_s = str;
    const char* tmp = s;
    while (*str_s&&*tmp==*str_s)
    {
     tmp++;
     str_s++;
    }
    if (*tmp=='\0')
     return str - _str;
    else
     str++;
   }
   return -1;
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}



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

擦除字符串的一部分，減少其長度



static const size_t npos = 0;

namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  string &erase(size_t pos = 0, size_t len = npos)
  {
   assert(pos < _size);

   if (len+pos >= _size)
   {
    _str[pos] = '\0';
    _size = pos;
   }
   else
   {
    strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
    _size -= len;

   }
   return *this;
  }
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
}



2.5 string類非成員函數(shù)+模擬實現(xiàn)

模擬實現(xiàn)
istream& operator>> (istream& is, string& str)



namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
 
 istream& operator >> (istream& is, string& str)
 {
  str.clear();
  char ch;
  ch = is.get();
  while (ch != ' '&&ch != '\0')
  {
   str += ch;
   ch = is.get();
  }
  return is;
 }
}



說明一下：這個函數(shù)實現(xiàn)放在全局，是因為他的is要和對象str搶第一個位置,如果放在string類里面實現(xiàn)，那么第一個位置是this指針，也就是str對象，在用這個函數(shù)的時候就會很變扭。
ostream& operator<< (ostream& os, const string& str);



namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 };
 
 ostream& operator<< (ostream& os, string& str)
 {
  for (auto ch:str)
  {
   os << ch;
  }
  return os;
 } 
}



istream& getline (istream& is, string& str)

獲取一行字符串



namespace cxy
{
 class string
 {
 public:
  
 private:
  size_t _size;
  size_t _capacity;
  char* _str;
 }; 
 istream&getline(istream&is ,string&s)
 {
  s.clear();
  char ch;
  ch = is.get();
  while (ch != '\0')
  {
   s += ch;
   ch = is.get();
  }
  return is;
 }
}



 到此這篇關于 關于C++STL string類的介紹及模擬實現(xiàn)的文章就介紹到這了,更多相關C++STL string類介紹及模擬實現(xiàn)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
                            
                            
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                                最近更新的內(nèi)容
                                
                                    C++中數(shù)組作為函數(shù)參數(shù)傳入的幾種方式代碼示例
c語言求出給定范圍內(nèi)的所有質(zhì)數(shù)
C++數(shù)據(jù)結構之紅黑樹的實現(xiàn)
OpenCV實現(xiàn)車牌定位(C++)
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關于C語言qsort函數(shù)詳解
                                
                            
                        
                        
                            
                        
                        
                            
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關于C++STL string類的介紹及模擬實現(xiàn)

目錄

一、標準庫中的string類

1.string類

2.string類中的常用接口說明+模擬實現(xiàn)

2.1 string類對象的常見構造+模擬實現(xiàn)

2.2 string類對象的容量操作+模擬實現(xiàn)

2.3 string類對象的訪問及遍歷操作+模擬實現(xiàn)

2.4 string類對象的修改操作+模擬實現(xiàn)

2.5 string類非成員函數(shù)+模擬實現(xiàn)

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一、標準庫中的string類