【C++第八课 - string的底层实现】

2024-05-05 14:04
文章标签 c++ 实现 string 底层 第八课

本文主要是介绍【C++第八课 - string的底层实现】，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目录

  • 基础知识
  • string构造函数和析构函数的坑
    • 构造函数
    • 析构函数
  • 迭代器、范围for
  • 运算符重载
    • operator []
  • const
  • 增删查改
    • push_back
    • reserve
    • append
    • +=
    • insert
    • erase
    • swap
    • find
    • substr
    • 拷贝构造
    • =
  • 流插入和流提取
    • <<流插入
    • >>流提取
      • clear
  • 深浅拷贝
    • 传统写法
    • 现代写法
  • 赋值
    • 传统写法
    • 现代写法
  • string的声明和定义分离

基础知识

capacity：指可以存储有效字符的个数，不包含/0
size：指现有的有效字符个数，不包含/0

string构造函数和析构函数的坑

构造函数

1、重复使用strlen()造成效率降低
在这里插入图片描述
上述构造函数中使用的strlen(s)的时间复杂度为（O(n)，没算一次都要从头数到尾）
为了解决上述问题，提出了下面的解决方法
在这里插入图片描述
上述解决方法是不对的，这样声明和初始化列表的顺序必须一致

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

上述解决方法的不足：如果动了声明的顺序或初始化列表的顺序就会报错
我们可以不用初始化列表，直接在里面构造就好了
在这里插入图片描述
2、无参的构造函数
在这里插入图片描述

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我们写了上述的无参构造函数，但这样写是存在问题的。因为在cout的时候要对c_str()返回的char*进行解引用，而无参时返回的是空指针，这也就造成了空指针解引用问题

在这里插入图片描述
但是平时写构造函数的时候也没有两个分开写的时候，所以要把两个合起来
在这里插入图片描述
上述还有个问题s的内容没有copy给_str

		string(const char* s = ""){_size = strlen(s);_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, s);}

析构函数

		~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = 0;_capacity = 0;}

迭代器、范围for

		typedef char* iteractor;iteractor begin(){return _str;}iteractor end(){return _str + _size;}

在这里插入图片描述
范围for的底层实际上就是迭代器，他只会傻瓜式的替换成迭代器
如果把我们string里面的begin换掉Begin，那么范围for就会无法替换，产生报错。
在这里插入图片描述

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运算符重载

operator []

在这里插入图片描述

const

const char* a这表示指针指向的内容不能被修改
char* const a这里表示指针不能被修改

namespace zyh
{class string{public:string(const char* s = ""){_size = strlen(s);_capacity = _size;_str = new char[_capacity + 1];strcpy(_str, s);}~string(){delete[] _str;_str = nullptr;_size = 0;_capacity = 0;}typedef char* iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str + _size;}typedef const char* const_iterator; //指向的内容不能修改，指针本身可以修改const_iterator begin() const {return _str;}const_iterator end() const{return _str + _size;}const char* c_str() const  //不需要修改，因此只有一个const类型就可以，const对象可以调用，非const对象也可以调用{return _str;}char& operator[](size_t pos)//const对象调用时不能修改，非const对象调用时要能修改，因此需要两种类型{assert(pos <= _size);return _str[pos];}const char& operator[](size_t pos) const{assert(pos <= _size);return _str[pos];}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;};
}

增删查改

push_back

        void push_back(char ch){if (_size == _capacity){size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;reserve(newcapacity);}_str[_size] = ch;++_size;_str[_size] = '\0';};

reserve

        void reserve(size_t n){if (n > _capacity){char* tmp = new char[n + 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = n;}}

append

		void append(char* s){size_t len = strlen(s);//没有\0if ((_size + len) > _capacity){reserve(_size + len + 1);}strcpy(_str + _size, s);_size += len;}

+=

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

insert

插入字符串时：扩容写错

strcpy会把\0也拷贝进去
如果不想把\0也拷进去，就用strncpy

		string& insert(size_t pos, const char* s){assert(pos <= _size);size_t len = strlen(s);if (_size + len > _capacity){//size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2;reserve(_size+len);}size_t end = _size+1;while (end > pos){_str[end + len-1] = _str[end-1];--end;}for (size_t i = 0; i < len; i++){_str[pos + i] = s[i];}return *this;}

上述代码在拷贝上可以简化，其次在返回值上不太对

        void insert(size_t pos, const char* s){assert(pos <= _size);size_t len = strlen(s);if (_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}int end = _size;while (end >= (int)pos){_str[end + len] = _str[end];end--;}strncpy(_str + pos, s, len);}

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include"string.h"
using namespace zyh;void test1()
{string s1("hello world");s1.insert(5, "zyh");std::cout << s1.c_str() << std::endl;
}int main()
{test1();return 0;
}

在这里插入图片描述

erase

1、缺省值忘写

npos不属于某个对象，它是属于整个类，因此要写成静态的
可以认为是编译器的特殊处理，当为const的时候既算是也算是定义
在成员变量那里定义，而且这个用法只支持整型

const static size_t npos = -1;

在这里插入图片描述

普通静态成员变量，在类里面声明，在类外面定义，不能给缺省值，因为缺省值是初始化列表初始化时用的
2、使用strcpy、strncpy

3、不判断len!=npos
当len为npos时是不能加的，因为一加就溢出了
在这里插入图片描述

		void erase(size_t pos = 0, size_t len = npos){assert(pos <= _size);size_t end = _size;if (pos + len >= _size || len == npos){end = _size;}else{end = pos + len;}strcpy(_str + pos, _str + end);}

swap

1、类里面swap的写法

		void swap(string& y){std::swap(_str, y._str);}

2、三种swap的意义
成员函数里面的swap
在这里插入图片描述
非成员函数的swap
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公共的swap
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

第二种swap底层实现上还是s1.swap(s2)

find

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

使用了strstr

substr

从某个位置取len个字符
1、考虑空间大小

		string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos){assert(pos <= _size);size_t end = _size;if (pos + len < _size && len != npos){end = pos + len;}string tmp;tmp.reserve(end - pos);for (size_t i = pos; i < end; i++){tmp += _str[i];}return tmp;}

上述代码存在问题

2、传值返回 - 浅拷贝问题
当没写拷贝构造的时候，默认生成的是浅拷贝
在这里插入图片描述

拷贝构造

		string(const string& s){_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_capacity = s._capacity;_size = s._size;}

=

		string& operator=(const string& s){if (this != &s){char* tmp = new char[s._capacity + 1];strcpy(tmp, s._str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = s._capacity;_size = s._size;}return *this;}

流插入和流提取

流插入和流提取不用非要设计为友元，因为不需要访问私有成员，用范围for、迭代器什么的就可以

<<流插入

	std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const string& s){for (auto ch : s){out << ch;}return out;}

>>流提取

1、对于空格或换行不能提取

cin不能提取空格和换行
为了解决上面的问题可以用cin.get()
这个get是不管是什么都提取
在这里插入图片描述

	std::istream& operator>>(std::istream& in, string& s){char ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\n'){s +=  ch;ch = in.get();}return in;}

2、多次对同一个string进行cin，没有覆盖，而是在后面增加

解决方法：
写一个clear，每次cin的时候先clear一下

	std::istream& operator>>(std::istream& in, string& s){s.clear();char ch = in.get();while (ch != ' ' && ch != '\n'){s +=  ch;ch = in.get();}return in;}

3、如果一次性输入内容太多，会一直扩容

    std::istream& operator>>(std::istream& in, string& s){s.clear();char buff[128];char ch = in.get();int i = 0;while (ch != ' ' && ch != '\n'){buff[i++] = ch;if (i == 127){buff[i] = '\0';s += buff;i = 0;}ch = in.get();}if (i > 0){buff[i] = '\0';s += buff;}return in;}

在这里插入图片描述

clear

为什么要置\0，如果不置\0会出现下面问题

cout是按_size一个字符一个字符的走
c_str则是看\0
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

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

深浅拷贝

传统写法

		string(const string& s){_str = new char[s._capacity + 1];strcpy(_str, s._str);_capacity = s._capacity;_size = s._size;}

现代写法

问题：如果初始化时指向是空那没有问题，如果是随机值就会出问题
解决方法：
初始化列表处理一下或给缺省值

		string(const string& s){string tmp(s._str);swap(tmp);}

赋值

传统写法和现代写法没什么区别，只是更简洁一点

传统写法

		string& operator=(const string& s){if (this != &s){char* tmp = new char[s._capacity + 1];strcpy(tmp, s._str);delete[] _str;_str = tmp;_capacity = s._capacity;_size = s._size;}return *this;}

现代写法

没必要检查是否是自己赋值给自己了，因为已经早就拷贝构造了，在传参的时候

		string& operator=(string s){swap(s);return *this;}

在这里插入图片描述

string的声明和定义分离

1、不认识官方库的内容
（1）没包头文件
（2）命名空间的问题
2、缺省参数
只能在声明给，不能声明定义同时给
3、重定义问题
所以的重定义都是由于在多个cpp里面定义导致的

这篇关于【C++第八课 - string的底层实现】的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/961901。

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