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前言
模拟string函数的实现
浅拷贝
深拷贝
vs和g下string结构的说明
总结 前言
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vs和g下string结构的说明
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总结 前言
世上有两种耀眼的光芒一种是正在升起的太阳一种是正在努力学习编程的你!一个爱学编程的人。各位看官我衷心的希望这篇博客能对你们有所帮助同时也希望各位看官能对我的文章给与点评希望我们能够携手共同促进进步在编程的道路上越走越远 提示以下是本篇文章正文内容下面案例可供参考
模拟string函数的实现
string.h
#pragma once
#include assert.h
//string其实就是一个字符顺序表唯一的区别就是在有效字符后面加了一个\0
namespace bit
{class string{public:typedef char* iterator;//把类型重命名成iterator,然后让类域隔开typedef const char* const_iterator;//const_iterator其实就是const char*const_iterator begin() const{return _str;}const_iterator end() const//const修饰的是this{return _str _size;}//函数的类型是无法支持函数的重载iterator begin(){return _str;//返回的是字符串第一个字符的下标}iterator end(){return _str _size;//返回的是\0的下标}//无参的构造函数//string()// :_str(nullptr)//不能给str空指针怕返回空指针// //如果给str赋值 nullptr采用c语言的接口返回的字符串是空指针打印空指针会报错的// ,_size(0)// ,_capacity(0)//{}//c兼容c我们要用c语言的接口返回字符串const char* c_str() const{return _str;}所以我们要给str开一个空间并赋值\0,返回字符的地址这是可以的//string()// :_str(new char[1])// , _size(0)// , _capacity(0)//{// _str[0] \0;//}//带参的构造函数/*string(const char* str)//strlen遍历字符串遇到 \0 就停止不易多调用:_size(strlen(str)),_str(new char[strlen(str)1]),_capacity(strlen(str))//capacity不包含 \0 {strcpy(_str, str);}*///以上的无参和带参的构造函数合二为一全缺省的构造函数(即可传参也可不传传参)//第一种情况//string(const char* str nullptr)//如果传的是无参strlen(str)遍历字符串时会对指针指向的内容解引用str指向的是空指针//第二种情况//string(const char* str \0)//也不能给str赋值 \0,左右两边的类型要匹配右边类型char 左边类型const char*//第三种情况//string(const char* str \0)//字符串是\0,但是结束时还会再加一个 \0//第四种情况string(const char* str )//缺省值给一个空字符串:_size(strlen(str)){_capacity _size;//capacity存有效的字符空间有效的字符是0个但是还开了一个空间用来存\0 _str new char[_capacity 1];strcpy(_str, str);}size_t capacity() const{return _capacity;}//遍历size_t size() const{return _size;//返回有效字符串的个数}//函数的声明和定义在一块本质就相当于是内联char operator[](size_t pos){assert(pos _size);return _str[pos];//这些数据在堆区上出来作用域也不会销毁可以返回别名}//函数重载上面的和下面的各用各的const char operator[](size_t pos) const{//只能获取pos位置的字符但是不能修改assert(pos _size);return _str[pos];//这些数据在堆区上出来作用域也不会销毁可以返回别名}//s2(s1)深拷贝(拷贝构造函数)string(const string s){_str new char[s._capacity 1];strcpy(_str, s._str);_size s._size;_capacity s._capacity;}//s2(s1)string(const string s){string tmp(s._str);swap(tmp);}//赋值运算符重载(s1 s3)也会出现浅拷贝的问题string operator(const string s){char* tmp new char[s._capacity 1];strcpy(tmp, s._str);delete[] _str;//把s1原来空间释放掉_str tmp;_size s._size;_capacity s._capacity;return *this;}//析构函数~string(){delete[] _str;_str nullptr;_size _capacity 0;}void resize(size_t n, char ch \0)//半缺省函数有实参会替换缺省值{//保留前n个数据if (n _size){_str[n] \0;_size n;}else{reserve(n);//n capacity就扩容for (size_t i _size; i n; i){_str[i] ch;}_str[n] \0;_size n;}}void reserve(size_t n){if (n _capacity){//手动扩容char* tmp new char[n 1];//开空间永远要多开一个多开的一个是给\0准备的strcpy(tmp, _str);//拷贝数据delete[] _str;//释放旧空间_str tmp;//指针指向新空间_capacity n;}}void push_back(char ch){// 扩容2倍/*if (_size _capacity){reserve(_capacity 0 ? 4 : 2 * _capacity);}_str[_size] ch;_size;_str[_size] \0;*/insert(_size, ch);//复用insert()函数}void append(const char* str){// 扩容//size_t len strlen(str);//if (_size len _capacity)//{// //_size:当前字符串的长度len:插入的字符串的长度\0会单独开空间存放// reserve(_size len);//}insert(_size, str);//复用insert()函数}string operator(char ch){push_back(ch);return *this;}string operator(const char* str){append(str);return *this;}void insert(size_t pos, char ch){assert(pos _size);// 扩容2倍if (_size _capacity){reserve(_capacity 0 ? 4 : 2 * _capacity);}//挪动数据方法一/*int end _size;//while (end pos)//end有符号pos无符号有符号会向无符号提升while (end (int)pos)//这里的循环是把包括pos位置和end位置之间的数据往后挪动{//如果一个运算符两边的操作数的类型不同的时候,会发生类型提升(范围小的向范围大的提升)_str[end 1] _str[end];--end;}*//*_str[pos] ch;_size;*///挪动数据方法二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);//possize---就相当于尾插size_t len strlen(str);if (_size len _capacity){// 扩容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;}void erase(size_t pos, size_t len npos){assert(pos _size);//不用删除\0//if (len npos || len pos _size)//假如len npos-1,npos是-1是无符号整型的最大值再加pos可能会存在溢出的风险if (len npos || len _size - pos){_str[pos] \0;_size pos;}else{strcpy(_str pos, _str pos len);_size - len;}}void swap(string s){// 我们已经用 using namespace std;将std命名空间域给展开了,为什么还要加 std:: 呢// 将 std 命名空间域展开(相当于:小王家开了一个通告,说你们可以拿我家的菜),// 但是顺序还是不变的:局部域-----全局域-----命名空间域// 加 std::是为了防止 swap()函数在局部域找swap()函数的定义出处时发生事故// 不加 std:: 的话,swap()函数会先找到 swap(string s)的,但是参数的类型不一样,会发生报错 std::swap(_str, s._str);//调用库里的模板,这里是交换了堆区空间的地址std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}//找字符size_t find(char ch, size_t pos 0) const{assert(pos _size);for (size_t i pos; i _size; i){if (_str[i] ch)return i;}return npos;}//找字符串size_t find(const char* sub, size_t pos 0) const{assert(pos _size);const char* p strstr(_str pos, sub);if (p){return p - _str;//指针 - 指针 两个指针之间的元素个数(返回的是下标)}else{return npos;}}string substr(size_t pos 0, size_t len npos){string sub;//if (len npos || len _size-pos)if (len _size - pos){for (size_t i pos; i _size; i){sub _str[i];}}else{for (size_t i pos; i pos len; i){sub _str[i];}}return sub;}//只清理空间中的数据,并不会缩容void clear(){_size 0;_str[_size] \0;}private://初始化列表初始化的顺序和声明的顺序一样char* _str;size_t _size;size_t _capacity;public:static const int npos;//npos:是一个公有的静态成员变量};const int string::npos -1;//string中的非成员函数void swap(string x, string y){x.swap(y);}//全局函数bool operator(const string s1, const string s2){int ret strcmp(s1.c_str(), s2.c_str());return ret 0;}bool operator(const string s1, const string s2){int ret strcmp(s1.c_str(), s2.c_str());return ret 0;}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);}bool operator!(const string s1, const string s2){return !(s1 s2);}//流插入(必须是全局函数,没有访问类中的私有成员变量,所以不需要设置成友元函数)ostream operator(ostream out, const string s){for (auto ch : s){out ch;}return out;}//流提取(是一个覆盖)istream operator(istream in, string s)//提取的字符放入string类型的对象中,所以不需要要用const来修饰{//s是s1和s2的别名,s对象中有s1或s2的字符串内容,流提取是一个覆盖//此时流提取只会在字符串的尾部插入数据,所以我们要先把s对象中的数据清理掉s.clear();char ch;//in s[i];//不能这么写,对象s中还没有写入字符,还没有数据//in ch;//c的cin和c语言的scanf是读元素的时候,是读不到空格和换行的//(他们认为空格或换行是多个元素之间的分割符,会自动把空格或换行符给忽略掉)//c语言应该用 getchar/getc;但是c是不能用的//(因为c语言和c的iostream流不是同一个,他们都有各自的缓存区)ch in.get();//所以用它来取字符char buff[128];//1、在栈上开空间比在堆上开空间要快一些;2、出了函数作用域空间就销毁了,不会一直浪费空间size_t i 0;//流插入和流提取遇到 空格或换行 就默认结束while (ch ! ch ! \n){//buff:字符数组,一段一段往对象s中加buff[i] ch;// [0,126]if (i 127){buff[127] \0;s buff;//把前127个字符加入对象s中i 0;}ch in.get();}if (i 0){buff[i] \0;s buff;//把有效的数据个数加入对象s中}return in;}//流提取(是一个覆盖)//istream operator(istream in, string s)//提取的字符放入string类型的对象中,所以不需要要用const来修饰//{// //s是s1和s2的别名,s对象中有s1或s2的字符串内容,流提取是一个覆盖// //此时流提取只会在字符串的尾部插入数据,所以我们要先把s对象中的数据清理掉// s.clear();// char ch;// //in s[i];//不能这么写,对象s中还没有写入字符,还没有数据// //in ch;// //c的cin和c语言的scanf是读元素的时候,是读不到空格和换行的// //(他们认为空格或换行是多个元素之间的分割符,会自动把空格或换行符给忽略掉)// //c语言应该用 getchar/getc;但是c是不能用的// //(因为c语言和c的iostream流不是同一个,他们都有各自的缓存区)// ch in.get();//所以用它来取字符// s.reserve(128);// //流插入和流提取遇到 空格或换行 就默认结束// while (ch ! \n ch ! )// {// s ch;// ch in.get();// }// return in;//}//获取一行istream getline(istream in, string s){s.clear();char ch;//in ch;ch in.get();char buff[128];size_t i 0;while (ch ! \n){buff[i] ch;// [0,126]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(hello world);string s2;cout s1.c_str() endl;cout s2.c_str() endl;for (size_t i 0; i s1.size(); i){s1[i];}cout endl;//遍历下标[]for (size_t i 0; i s1.size(); i){//s1既能调用const的函数也可以调用非const的函数//s1.operator[](i)cout s1[i] ;}cout endl;const string s3(xxxx);//只能调用const char operator[](size_t pos) const这个函数for (size_t i 0; i s3.size(); i){//s3[i];cout s3[i] ;}cout endl;数组的越界是很不好检查的//int a[10];数组的读是检查不出来的//a[10];//a[11];数组的写不一定能检查出来。因为数组的越界检查是一种抽查//a[10] 1;}void test_string2(){string s3(hello world);//范围for是一个替换机制(会自动替换成迭代器,这个地方是写死的,迭代器中必须要有iterator、begin、end)//自动取对象s3里面的数据赋值给ch,自动迭代自动加加for (auto ch : s3)//s3是普通对象范围for替换成普通迭代器{cout ch ;}cout endl;//迭代器(像指针但不一定是指针)string::iterator it3 s3.begin();while (it3 ! s3.end()){*it3 - 1;cout *it3 ;it3;}cout endl;const string s4(xxxx);string::const_iterator it4 s4.begin();while (it4 ! s4.end()){//*it4 3;cout *it4 ;it4;}cout endl;//s4是const对象范围for替换成const迭代器(class类中必须声明iterator、begin、end)for (auto ch : s4){cout ch ;}cout endl;}void test_string3(){string s3(hello world);s3.push_back(1);s3.push_back(2);cout s3.c_str() endl;s3 x;s3 yyyyyy;cout s3.c_str() endl;string s1(hello world);s1.insert(11, x);cout s1.c_str() endl;s1.insert(0, x);cout s1.c_str() endl;}void test_string4(){string s1(hello world);cout s1.c_str() endl;s1.erase(6, 3);cout s1.c_str() endl;s1.erase(6, 30);cout s1.c_str() endl;s1.erase(3);cout s1.c_str() endl;string s2(hello world);cout s2.c_str() endl;s2.resize(5);cout s2.c_str() endl;s2.resize(20, x);cout s2.c_str() endl;}void test_string5(){string s1(hello world);cout s1.c_str() endl;//此时这里是 浅拷贝/值拷贝;s1和s2中的_str所指向的空间是同一块,析构函数释放数据会释放两次,//并且改动数据,对两个都有影响string s2(s1);cout s2.c_str() endl;s1[0] x;cout s1.c_str() endl;cout s2.c_str() endl;string s3(xxxxx);s1 s3;cout s1.c_str() endl;cout s3.c_str() endl;}void test_string6(){string s1(hello world);cout s1.c_str() endl;s1.insert(6, xxx);cout s1.c_str() endl;string s2(xxxxxxx);cout s1.c_str() endl;cout s2.c_str() endl;swap(s1, s2);//调用库里面的swap模板,代价:三次拷贝构造一次析构(涉及到深拷贝,释放和申请空间的次数太多)s1.swap(s2);//高效的方法:交换两个堆区空间的地址,不需要多次释放和申请空间cout s1.c_str() endl;cout s2.c_str() endl;}void test_string7(){string url1(https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/substr/);string url2(http://www.baidu.com/s?ieutf-8f8rsv_bp1rsv_idx1tn65081411_1_oem_dgwd%E5%90%8E%E7%BC%80%20%E8%8B%B1%E6%96%87fenlei256rsv_pq0xc17a6c03003ede72rsv_t7f6eqaxivkivsW9Zwc41K2mIRleeNXjmiMjOgoAC0UgwLzPyVm%2FtSOeppDv%2Frqlangenrsv_dlibrsv_enter1rsv_sug34rsv_sug13rsv_sug7100rsv_sug20rsv_btypeiinputT1588rsv_sug46786);string protocol, domain, uri;size_t i1 url1.find(:);if (i1 ! string::npos){protocol url1.substr(0, i1 - 0);cout protocol.c_str() endl;}// strcharsize_t i2 url1.find(/, i1 3);if (i2 ! string::npos){domain url1.substr(i1 3, i2 - (i1 3));cout domain.c_str() endl;uri url1.substr(i2 1);cout uri.c_str() endl;}// strstr size_t i3 url1.find(baidu);cout i3 endl;}void test_string8(){string s1(hello world);string s2(hello world);cout (s1 s2) endl;cout (hello world s2) endl;//左边是调用构造成员函数,类型是 const char*//左边不能是一个成员函数,他必须是一个对象,对象才能调用成员函数//(解释赋值运算符重载为什么是全局函数,如果是成员函数的话,第一个参数是 this,是对象的地址)cout (s1 hello world) endl;//单参数的构造函数可以支持隐式类型转换(const char*转换成string类型)cout s1 endl;cout s2 endl;//c中的cout和cin的缓存区也不是同一个,所以cout出去的,不会影响cin进来的cin s1 s2;cout s1 endl;cout s2 endl;getline(cin, s1);cout s1 endl;}void test_string9(){string s1;cin s1;cout s1.capacity() endl;}void test_string10(){string s1(hello world);string s2(s1);cout s1 endl;cout s2 endl;}
}test.cpp
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#includeiostream
using namespace std;
#includestring
#includestring.hint main()
{bit::test_string1();return 0;
}//内置类型为什么支持流插入和流提取呢
//因为库里面直接就把内置类型重载了直接掉库里面的函数又可以自动识别类型是因为这些函数有互相构成了函数重载 tmp要初始化为nullptr否则当swap交换之后tmp指向空出了函数的作用域之后会调用析构函数析构函数会对tmp局部变量销毁如果tmp是随机值会报错而是nullptr的话就不会有问题。传统写法和现代写法效率基本都一样。
拷贝构造是用一个存在的对象去构造另外一个要初始化的对象那另外一个对象是没有空间的。
赋值是两个对象都已经存在了。
栈上开空间要比堆区上开空间要快而且成本更低。
浅拷贝
浅拷贝也称位拷贝编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源最后就会导致多个对象共享同一份资源当一个对象销毁时就会将该资源释放掉而此时另一些对象不知道该资源已经被释放以为还有效所以当继续对资源进项操作时就会发生发生了访问违规。 说明 上述String类没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载此时编译器会合成默认的当用s1构 造s2时编译器会调用默认的拷贝构造。最终导致的问题是s1、s2共用同一块内存空间在释放时同一块 空间被释放多次而引起程序崩溃这种拷贝方式称为浅拷贝。 深拷贝 vs和g下string结构的说明
注意下述结构是在32位平台下进行验证32位平台下指针占4个字节。
vs下string的结构
string总共占28个字节内部结构稍微复杂一点先是有一个联合体联合体用来定义string中字 符串的存储空间 当字符串长度小于16时使用内部固定的字符数组来存放当字符串长度大于等于16时从堆上开辟空间 union _Bxty{ // storage for small buffer or pointer to larger onevalue_type _Buf[_BUF_SIZE];pointer _Ptr;char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing} _Bx;
这种设计也是有一定道理的大多数情况下字符串的长度都小于16那string对象创建好之后内 部已经有了16个字符数组的固定空间不需要通过堆创建效率高。
其次还有一个size_t字段保存字符串长度一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量
最后还有一个指针做一些其他事情。
故总共占1644428个字节。 g下string的结构
G下string是通过写时拷贝实现的string对象总共占4个字节内部只包含了一个指针该指 针将来指向一块堆空间内部包含了如下字段 空间总大小字符串有效长度引用计数 struct _Rep_base{size_type _M_length;size_type _M_capacity;_Atomic_word _M_refcount;}; 指向堆空间的指针用来存储字符串。 总结
好了本篇博客到这里就结束了如果有更好的观点请及时留言我会认真观看并学习。不积硅步无以至千里不积小流无以成江海。
