[ C++ ] string类常见接口及其模拟实现

上一篇博文内容:string类的构造,拷贝,赋值拷贝,及其模拟实现​​[ C++ ] string类之构造,拷贝,赋值 及其模拟实现​

本篇内容:string类的常见接口及其模拟实现,我将会从遍历5个方面对常见,常用的接口进行模拟实现string类。

该思维导图是本篇博文主要内容

[ C++ ] string类常见接口及其模拟实现

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1、遍历

1.1 下标+operator [ ]

这种方法是最好理解的,我们使用下标将字符串的内容逐字符输出。

char& operator[](size_t pos)
{
assert(pos < strlen(_str));
return _str[pos];
}

const char& operator[](size_t pos) const
{
assert(pos < strlen(_str));
return _str[pos];
}

int main(){
string s1("hello world");
for (int i = 0; i < s1.size(); ++i)
{

cout << s1[i];
}
return 0;
}

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1.2 c_str

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我们发现c_str返回的就是该字符串以及末尾的'',我们可以使用c_str()来进行字符串的打印,遇到''就停止。

实现代码:

const char* c_str() const{
return

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1.3 迭代器

迭代器:字符串的迭代器底层是一个char* 的原生指针,因此我们使用string的迭代器时就像指针一样使用即可,但是其他的容器底层实现并不一定都是原生指针。

typedef char* iterator;
typedef const char* const_iterator;
iterator begin(){
return _str;
}

iterator begin() const{
return _str;
}
iterator end(){
return _str + _size;
}

iterator end() const{
return

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我们使用迭代器来遍历一下字符串:

int main(){
string s1("hello world");
string::iterator it = s1.begin();
while (it != s1.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
return 0;
}

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1.4 范围for

范围for的使用

for (auto e : s1)
{
cout << e << " ";
}

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范围for的底层原理:范围for的底层原理其实就是迭代器。我们如何来验证呢,我们可以将自己实现的迭代器屏蔽起来,再使用范围for进行遍历发现就会出现报错。  

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2、增

2.1.push_back

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通过查询文档,我们知道了push_back的作用是将一个字符添加到目标字符串后。

方法:

1、首先我们肯定要判断是否需要扩容。如果_size == _capacity ,说明满了,需要扩容。

扩容的方法:开辟一个2倍的新空间,将字符串拷贝到新空间,现有的空间释放掉即可。

2、扩容完毕后我们在下标为_size的位置加入新增字符。

3、最后我们将_size++,并处理''即可。

实现代码:

void push_back(char{
if (_size == _capacity)
{
char* tmp = new char[_capacity * 2 + 1];
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_capacity *= 2;

//reserve(_capacity == 0?4:_capacity*2);
}

_str[_size] = ch;
++_size;
_str[_size] = '';

//insert(_size, ch);

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2.2. 重载 += (char ch)

我们在日常写代码时很少会使用push_back,我们经常会使用 += ,因此我们也有必要实现一下 +=,+= 的实现可以复用 push_back。

代码实现:

operator+=( char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}

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 2.3. append

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前两个接口针对新增一个字符,append接口是将一个字符串新增到源字符串后。

方法:

1、首先,我们依然要考虑源字符串是否需要扩容,这次的扩容和push_back的扩容仍有区别,push_back由于只新增一个字符,因此在源字符串大小的基础上扩容2倍是足够的;append如果也是在源字符串的大小上扩容2倍的话并不能保证空间足够,因为并不知道新字符串的大小。那么确保新空间的大小一定足够呢?因此我们只需要计算源字符串的_size + 新字符串的_size的和,这个和就是新空间的大小。这也一定能确保新空间足够。因此我们可以使用reserve接口(该接口实现在 5.1)

2、只需要修改_size.

代码实现:

void append(const char* str){
size_t len = _size + strlen(str);
if (len > _capacity)
{
reserve(len);
}
strcpy(_str + len, str);
_size = len;
//insert(_size, str);

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2.4.重载 += (char*  str)

+=字符串实现原理也是直接复用append

代码实现:

operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}

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2.5. insert (任意位置插入)

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2.5.1 任意位置插入一个字符

方法:

1、首先:判断pos位置的合法性。

2、其次:判断是否需要扩容,如果满了则需要扩容(2倍扩即可)

3、再者:从_size+1位置开始从后往前分别将每个字符向后移动一位,当end等于pos位置时,移动结束

4、最后:在pos位置插入新字符,修改_size

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代码实现如下:

string& insert(size_t pos, char{
assert(pos <= _size);
//判断size
if (_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}

size_t end = _size+1;
while (end > pos)
{
_str[end] = _str[end-1];
--end;
}
_str[pos] = ch;
++_size;
return *this;
}

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注:当pos == size时,相当于push_back,因此push_back可以复用insert。 

2.5.2 任意位置插入一个字符串

任意位置插入一个字符串时原理基本和插入一个字符相同,需要注意临界条件即可。

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方法:

1、首先:判断pos位置的合法性。

2、其次:判断是否需要扩容,如果满了则需要扩容,这里的扩容和append的扩容原理相同,使用reserve扩。

3、再者:挪动数据。 依然是从后往前挪。此时end = size + len(len = strlen(str)),依次将end - len位置的字符挪动到end位置,每挪一个字符,end--,当 end == pos+len - 1时候说明挪动结束。

4、最后,插入字符串,修改_size即可。

string& insert(size_t pos, const char* str){
assert(pos <= _size);
size_t len = strlen(str);
if (len == 0)
{
return *this;
}
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len);
}
//挪动数据
size_t end = _size + len;
//while(end >= end+len)
while (end > pos+len-1)
{
_str[end] = _str[end-len];
--end;
}
//插入数据
size_t i = 0;
while (i < len)
{
_str[pos+i] = str[i];
++i;
}
_size += len;
return *this;
}

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3.删

3.1 earse

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库中提到了一个npos,我们可以看一下npos到底是什么?

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npos的大小肯定是大于给定len的大小,因此就是有多少删多少。

通过库里面的定义,erase的作用是在pos位置往后删除len个字符

其中erase删除可分为这几种情况:

情况1:如果len == npos,或者pos + len >= _size,说明要删完,后面删完的话只需要在pos位置赋成 '' 即可。

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情况2:没有删完,删除一部分,我们可以定义一个begin = pos + len,让begin 位置的字符赋值给begin - len 位置的字符,当begin == _size时,就自动将 ' ' 赋值过去了,因此结束的条件是begin > _size。 最后再处理一下 _size -= len 

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代码实现:

string& earse(size_t pos, size_t{
assert(pos < _size);
if (len == npos || pos + len >= _size)
{
_str[pos] = '';
_size = pos;
}
else
{
size_t begin = pos + len;
while (begin <= _size)
{
_str[begin-len] = _str[begin];
++begin;
}
_size -= len;
}
return *this;
}

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4.查

4.1 查找一个字符

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find查字符串返回第一次出现该字符的下标,这个实现也比较简单。 

size_t find(char ch,size_t pos = 0){
for (; pos < _size; ++pos)
{
if (_str[pos] == ch)
{
return pos;
}
}
return

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4.2 查找一个字符串

查找子串可以使用C语言中的strstr

size_t find(const char* str, size_t pos = 0){
const char* p = strstr(_str + pos, str);
//kmp算法 -- 效率不好 不实用
//bm算法
if (p == nullptr)
{
return npos;
}
else
{
return

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4.3 字符串比较

这里我们比较的是字符的ASCII码值的大小,可以使用strcmp

bool operator<(const string& s1, const string& s2)
{
return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) < 0;
}
bool operator==(const string& s1, const string& s2)
{
return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) == 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

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5.改

5.1 reserve

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 reserve作用就是将string的容量扩充到n个。

方法:首先需要判断n是否大于_capacity,如果n小于等于_capacity则不进行容量修改,如果n大于_capacity,则需要进行扩充到n。

代码实现:

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

_capacity = n;
}
}

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5.2 resize 

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resize的作用是将字符串的大小调整为n个字符。resize修改的是size。

resize和reserve的区别:reserve只对空间进行处理,不影响值;resize不仅会改变空间,还会改变size,会改变字符的值。

情况1: resize的n大于当前字符串的长度。

用如图举例,s1中存放 hello world,大小只有15个空间,现在要resize(20,'x'),此时空间不够,需要扩容,开辟新空间后将源字符串内容拷贝下来并在后面加满 'x'

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情况2: resize的n小于当前字符串_capacity的长度。但是大于字符串_size的长度

如下图所示,在这种情况下,s1的_capacity不会变,而是将_size增加到n,并在字符串后弥补目标字符。

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情况3: resize的n小于当前字符串_resize

如下图所示,在这种情况下,s1的_size修改为目标大小n,并改变值,只会保留前n个字符的内容

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在了解resize的作用后,我们也进行了不同情况的分类,模拟实现代码如下:

//扩空间+初始化
//删除部分数据,保留前n个
void resize(size_t n,char ch = ''){
if (n < _size)
{
_size = n;
_str[_size] = '';
}
else
{
if (n > _capacity)
{
reserve(n);
}
for (size_t i = _size; i < n; ++i)
{
_str[i] = ch;
}
_size = n;
_str[_size] = '';
}

}

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 (本篇完)

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