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做网站一单能挣多少,个人怎么做网站排名优化,做百度手机网站,济南专业做网站公司哪家好【C笔记】Cstring类模拟实现 一、实现模型和基本接口1.1、各种构造和析构1.2、迭代器 二、各种插入和删除接口2.1、插入接口2.2、删除接口2.3、resize接口 三、各种运算符重载3.1、方括号运算符重载3.2、各种比较运算符重载 四、查找接口4.1、查找字符4.2、查找子串 五、流插入… 【C笔记】Cstring类模拟实现 一、实现模型和基本接口1.1、各种构造和析构1.2、迭代器 二、各种插入和删除接口2.1、插入接口2.2、删除接口2.3、resize接口 三、各种运算符重载3.1、方括号运算符重载3.2、各种比较运算符重载 四、查找接口4.1、查找字符4.2、查找子串 五、流插入流提取运算符重载5.1、流插入运算符重载5.2、流提取运算符重载 C的string类也就是字符串它是一个比较早的类所以就没有被归到STL里。 这里实现的string只是为了粗浅的了解一下string的底层原理所以可定不会有库里面的那么详细而且这里也只会实现一些常用的接口一些不常用的接口实现起来也没什么意思。 一、实现模型和基本接口 既然是管理字符串的那我们就直接封装一个char*即可 class String { public : private :char* _str; // 时刻被操作的字符串size_t _size; // 长度size_t _capacity; // 容量 };然后我们实现的各个接口都是为了操作类中封装的这个_str即可。 1.1、各种构造和析构 构造函数 其实构造函数有很多种实现方式但我们日常用的最多的应该就是字符串构造因为他本身就是存储字符串的嘛。 所以我们仅提供一个全缺省的构造函数即可 String(const char* str ) {_size strlen(str);_capacity strlen(str);_str new char[_capacity 1];strcpy(_str, str);}需要注意的是这里的容量表示的是该字符串最多能存多少个字符但我们都知道字符串的结束标志’\0’是不能少的每个字符串的结尾都必须存一个’\0’所以我们这里开空间是中要比容量多1。 拷贝构造 拷贝构造也很简单直接开一段新空间然后复制参数中_str的内容即可。 String(const String str) {// 只用来提示构造函数被调用cout String(const String str) endl;_str new char[str._capacity 1];strcpy(_str, str._str);_size str._size;_capacity str._capacity;}但是依然要注意我们这里开空间一定要比容量多1。 析构函数 因为我们至始至终都只管理着一个外部资源也就是_str所以析构函数要做的工作也就很简单了直接释放掉_str即可 ~String() {// 只用来提示析构函数被调用cout ~String() endl; delete[] _str;_str nullptr;_size 0;_capacity 0;}然后我们可以先提供一个简易的打印接口来试验我们以上所写的接口 const char* get_str() const {return _str;}从运行的结果来看以上写的接口是没什么问题的。 1.2、迭代器 C中的迭代器是一个很棒的设计有了迭代器我们就可以使很多类的遍历方法变得相同。 但这只是写的时候相同迭代器其实是屏蔽了底层的原理然后使用一套统一的方法来遍历例如 如上字符串、vector和链表的底层肯定是不一样的但它们展现出来的遍历方式却是一样的这就是iterator迭代器的妙处。 这样一来即使有一些容器我们并不知道它的底层实现原理怎样但是我们也还是可以照常遍历它们。 相信大家从上面对it的解引用也可以看得出其实迭迭代器底层就是模拟的指针的行为。 但迭代器也并非都是用原生指针来实现的对于像string和vector指针顺序结构使用原生指针是完全可以的。但是对于list这种链式结构和各种树形结构使用原生指针的话就不行了这需要对原生指针就行再次封装才行。 而现在的string使用原生指针是完全可以的 class String { public : typedef char* iterator; private :char* _str; // 时刻被操作的字符串size_t _size; // 长度size_t _capacity; // 容量 };迭代器我们往往只需要提供两个位置即开始和结尾即可 iterator begin() {return _str; } // 迭代器结束位置 iterator end() {return _str _size; }这样我们就可以使用迭代器来遍历我们模拟实现的string类了 有了迭代器我们就可以使用一个更简便的遍历方式——范围for因为范围for的底层就是使用迭代器实现的编译器只是把范围for的语法傻傻的替换成迭代器而已 二、各种插入和删除接口 2.1、插入接口 尾插一个字符 string中的_size指的是字符串的长度但是因为字符串的下标其实是从0开始的所以实际上_size所指向的位置其实是’\0’的位置 所以当我们要尾插一个字符的时候这个字符其实是要放在_size的位置。 void push_back(char ch) {// 检查扩容if (_size _capacity) {reverse(_capacity 0 ? 4 : 2 * _capacity);}_str[_size] ch;_size;_str[_size] \0; }如上要插入数据就必定会遇到空间不足的情况所以我们在正式插入之前必须先检查是否需要扩容。扩容的逻辑很简单就是申请一块新容量的空间然后拷贝数据到新空间然后释放就空间在在让_str指向新空间即可 void reverse(size_t newCapacity) {if (newCapacity _capacity) {char* temp new char[newCapacity 1];strcpy(temp, _str);delete[] _str;_str temp;_capacity newCapacity;} }尾插一个字符串(追加) 尾插一个字符串的逻辑其实和尾插一个字符的逻辑大差不差只不过是字符变多了而已。 void append(const char* str) {assert(str);// 检查扩容size_t len strlen(str);if (_size len _capacity) {reverse(_size len);}strncpy(_str _size, str, len);_size len;// 因为strcpy并不会连带\0一起拷贝所以我们得自己补上_str[_size] \0; }随机插入一个字符 在pos位置插入一个字符ch。 因为string也属于顺序结构对于顺序结构来说随机插入最烦人的就是挪动数据例如这里我们要把从pos位置其后面的所有数据都向后移动一个位置 未完成这个操作我们可以定义一个end指向_size的位置 (使end从_size开始是为了连‘‘0’一起移动到最后就不需要再手动加上’\0’了)也就是’\0’的位置 然后循环操作_str[end 1] _str[end]并让end–直到end与pos重合为止。 void insert(size_t pos, char ch) {assert(pos _size);// 检查扩容if (_size _capacity) {reverse(_capacity 0 ? 4 : 2 * _capacity);}// 挪动数据int end _size;while (end (int)pos) {_str[end 1] _str[end];end--;}_str[pos] ch;_size; }随机插入一个字符串 随机插入一个字符串的逻辑也和随机插入一个字符的逻辑大差不差我们几乎可以复用之前的逻辑然后只需要改动挪动数据的间隔即可。 void insert(size_t pos, const char* str) {assert(pos _size);// 检查扩容size_t len strlen(str);if (_size len _capacity) {reverse(_size len);}// 挪动数据int end _size;while (end (int)pos) {// 这里只需要将1改成len即可_str[end len] _str[end];end--;}// 拷贝数据strncpy(_str pos, str, len);_size len;}写完我们可以顺势来检验一下 2.2、删除接口 从pos位置开始删除len个字符。 这个接口的逻辑就比insert要简单了我们只需要将后面的数都向前挪动len个位置覆盖掉前面的数据即可。 例如pos 5len 6的情况 为了完成这个操作定义一个变量begin让它从pos len位置开始然后循环执行_str[begin - len] _str[begin]并让begin直到begin和_size重合(连带’\0’一起挪动) 有了以上分析那我们写起代码来也就水到渠成了 void erase(size_t pos, size_t len) {assert(pos _size);size_t begin pos len;// 挪动数据while (begin _size) {_str[begin - len] _str[begin];begin;}_size - len; }2.3、resize接口 有时候我们可能需要重置长度特别是想要删除后面的数据只保留前面若干个数据的时候我们或许会觉得使用erease可能太麻烦了。 所以我们要用到resize这个接口可以一键保留前几个字符或者扩大容量后面的空间以某个字符进行填充。 实现这个接口其实要分两种情况 当newSize _size时候我们要做的其实很简单就是直接让_size newSize然后再让_str[_size] \0’即可。 而当newSize _size时候我们才要进行填充特别是当newSize _capacity时我们就需要先扩容再进行填充。 void resize(size_t newSize, char ch \0) {if (newSize _size) {if (newSize _capacity) {reverse(newSize);}// 填充字符memset(_str _size, ch, newSize - _size);}_size newSize;_str[_size] \0; }三、各种运算符重载 有了各种运算符重载我们就可以像内置类型一样使用我们的自定义类型了。 3.1、方括号运算符重载 有了方括号运算符重载我们就可以像数组一样使用方括号[]来对我们定义的字符串进行遍历了。 它的实现原理很简单就是返回_str[i]位置的引用即可 char operator[](size_t index) {assert(index _size);return _str[index]; } const char operator[](size_t index) const {assert(index _size);return _str[index]; }但方括号运算符重载也要分const和非const版本的因为有些时候我们只是想读取数据而不想修改数据有些时候我们即想读也想改。 紧接着我们就可以来测试一下了 3.2、各种比较运算符重载 小于运算符重载 既然我们都是在对_str进行操作那当然就可以直接使用strcmp进行比较了 bool operator(const String str) {return strcmp(_str, str._str) 0; }等于运算符重载 bool operator(const String str) {return strcmp(_str, str._str) 0; }小于等于运算符重载 其实实现了上面这两个之后其他的都变得很简单了我们直接复用即可这不仅对于string这个类如此。几乎所有类都可以这样因为这都是一些逻辑判断而已。 bool operator(const String str) {return (*this str) || (*this str); }大于运算符重载 bool operator(const String str) {return !(*this str); }大于等于运算符重载 bool operator(const String str) {return (*this str) || (*this str); }不等于运算符重载 bool operator!(const String str) {return !(*this str); }四、查找接口 4.1、查找字符 从pos位置开始查找返回字符ch在String中第一次出现的位置找不到则返回起始位置。 这个逻辑其实很简单从pos位置开始匹配即可。 size_t find(char ch, size_t pos 0) const {assert(pos _size);for (size_t i pos; i _size; i) {if (ch _str[i]) {return i;}}return pos; }我们可以测试一下 4.2、查找子串 从pos位置开始查找返回子串str在String中第一次出现的位置。 这个接口我们可以直接使用C的前身C语言中的库函数strstr 但是通过查看上面文档中的描述我们就会发现strstr返回的并不是整数而是一个指针——指向子串在字符串中第一次出现的位置。 但这并不是什么大问题不要忘了指针是可以相减的并且相减得的结果也是一个整数所以我们可以拿strstr的返回值减去_str也就得到了我们想要的结果。 size_t find(const char* str, size_t pos 0) const {assert(pos _size);return strstr(_str pos, str) - _str; }我们同样可以来测试一下 五、流插入流提取运算符重载 5.1、流插入运算符重载 虽然我们已经有了三种遍历字符串的方式(方括号、迭代器、范围for)但好像觉得都不是很方便。因为我们内置的字符数组其实是可以直接使用cout打印的 如果用这个和其他的遍历方式进行比较毫无疑问这个就是最方便的遍历方式了。 那我们实现的string能不能也只用这样的方法呢 当然可以我们只需要对String重载流插入运算符即可。 我们之前已经了解过了因为参数的顺序问题流插入和流提取运算符重载最好是重载成全局函数。 而又因为在类外边不能访问私有成员所以我们要将这两个函数声明称String类的友元函数 class Stirng {// 流插入流提取友元声明friend ostream operator(ostream _cout, const String str);friend istream operator(istream _cin, String str); public : private :char* str;size_t _size;size_t _capacity; };然后我们就可以开始动手写代码了 ostream operator(ostream _cout, const String str) {for (auto it : str) {_cout it;}return _cout; }这里还要补充的一点就是关于const迭代器的事项如果我们没有定义实现const迭代器那我们直接使用范围for是会报错的 原因就在于我们这里传的是一个const对象而我们这里只实现了非const的迭代器const对象是不能调用非const函数的。 想要解决这个问题我们就要把const迭代器实现了 然后在实现const迭代器版本的begin和end 这样我们的代码才能正确运行 5.2、流提取运算符重载 流提取就相当于C语言中的scanf函数和C中的cin运算符 想要重载这个操作符我们在正式接收数据的时候需要先将原字符串内的数据清空 // 清理数据 void clear() {_size 0; }然后在接收数据插入字符串。 然后我们就可以动手写代码了 // 流提取运算符重载 istream operator(istream _cin, String str) {// 先清理数据str.clear();char ch _cin.get();while (ch ! ch ! \n) {str ch;ch _cin.get();}return _cin; }这里还需要注意的一点就是像scanf和cin都是默认以空格和换行符为多个字符的分隔的也就是说他们不会接收空格和换行符。所以要想接收到空格和换行符不能直接用cin而是要使用cin.get()。