STL-string模拟实现

#pragma once

#include<iostream>
#include<string.h> 
#include<assert.h>
using std::cout;
using std::endl;
using std::cin;
namespace test {

    class string {
        //friend std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const string& s);
        //friend std::istream& operator>>(std::istream& in, const string& s);

    private:
        //char* 和 字符数组char[] 基本等价
        //const char* 是字符串常量 "xxxxxxxx"
        char* _str; //不能是const,因为要修改_str的内容,
        size_t _size; //有效字符长度(不包括\0)
        size_t _capacity; //有效容量(不包括'\0'),但真实容量为有效容量+1(包括'\0')

        //member constant (static const size_t npos = -1; //C++手册的写法)
        static size_t npos; //静态成员变量不能给缺省值,因为静态成员不走初始化列表,缺省值是辅助初始化列表使用的

        //但是,const修饰的静态整型常量可以给缺省值,仅限整型,double什么的都不可以
        //static const size_t N = 1;
        //int _a[N]; //可以这么用

    public:
        typedef char* iterator;
        typedef const char* const_iterator;


        //iterator
        iterator begin()
        {
            return _str;
        }
        const const_iterator begin() const
        {
            return _str;
        }
        iterator end()
        {
            return _str + _size;
        }
        const const_iterator end() const
        {
            return _str + _size;
        }
        //反向迭代器暂时不写
        //...

        //constructor 

        //string()
        //    //无参不能为空,因为一旦访问就会解引用空指针,不符合需求
        //    //而且不能赋值为0 ,'\0', -- 
        //    :_str(new char[1]) //必须使用new[]
        //    , _size(0)
        //    , _capacity(0)
        //{
        //    _str[0] = '\0';
        //} // ------------------------通过缺省值合并到带参构造函数
        string(const char* s = "") //---支持const char* 隐式转化成string ,走构造+拷贝构造 => 构造
            :_size(strlen(s))
        {
            //如果多个参数有关联,尽量不走初始化列表,防止因为声明位置导致初始化错误
            //strlen计算不包含'\0'
            //strcpy会拷贝'\0'
            //所以需要多开1个空间用于存放'\0'
            cout << "string(const char* s) -- 左值,默认构造" << endl;
            _capacity = _size == 0 ? 3 : _size;//_capacity不能为0,为什么? 为0就寄,至少会有一个\0,capacity就不可能为0
            _str = new char[_capacity + 1]; 
            strcpy(_str, s);
        }

        //自定义成员swap
        void swap(string& tmp)
        {
            std::swap(_str, tmp._str); //把_str和tmp._str的值交换
            std::swap(_size, tmp._size);
            std::swap(_capacity, tmp._capacity);
            //函数结束后会自动释放
        }

        //没写移动构造之前,既接收左值,也接收右值
        //copy constructor 
        string(const string& s) //拷贝构造的参数是本对象类型的引用
            :_str(nullptr)
        {
            cout << "string(const string& s) -- 左值,深拷贝" << endl;
            string tmp(s._str); //复用:走带参构造造一个临时对象tmp,值是拷贝的
            swap(tmp);//交换数据,拷贝完成
        }

        //移动构造 -- 
        string(string&& s) ///------ &&
            :_str{ nullptr }
        {
            cout << "string(string&& s) -- 移动拷贝" << endl;
            swap(s);
        }

        string& operator=(const string& s)
        {
            //if (this != &s)
            //{
                //考虑极端复杂情况
                //1._str本身很大,s很小,如果不缩容,则会浪费很多空间
                //2._str本身很小,s很大,则必须扩容,需要扩容很多次
                //干脆直接开新空间,拷贝过去
                /*char* tmp = new char[s._size + 1];
                strcpy(tmp, s._str);
                delete[] _str;
                _str = tmp;
                _size = s._size;
                _capacity = s._capacity;*/

                cout << "string& operator=(string s) -- 深拷贝赋值" << endl;  //移动拷贝和深拷贝测试
                string tmp(s);
                swap(tmp);
            //}
            return *this;
        }

        string& operator=(string&& s)
        {
            cout << "string& operator=(string&& s) -- 移动赋值" << endl;  //移动拷贝和深拷贝测试
            swap(s);
            return *this;
        }



        //destructor
        ~string()
        {
            delete[] _str;
            _str = nullptr;
        }





       //Capacity
        size_t size() const
        {
            return _size;
        }
        size_t capacity() const
        {
            return _capacity;
        }
        void reserve(size_t n)
        {
            if (n > _capacity)
            {
                char* tmp = new char[n + 1];
                strcpy(tmp, _str);
                delete[] _str;
                _str = tmp; //指针,可以直接赋值,指向新的对象
                _capacity = n;
            }
        }
        void resize(size_t n, char ch = '\0')
        {
            if (n <= _size)
            {
                _str[n] = '\0'; //只要放'\0',后面都识别不出来了
                _size = n;
            }
            else
            {
                reserve(n);
                //memset();
                size_t begin = _size;
                while (begin != n)
                {
                    _str[begin] = ch;
                    ++begin;
                }
                _size = n;
                _str[_size] = '\0';
            }
        }
        void clear()
        {
            _str[0] = '\0';
            _size = 0;
        }

        //Element access
        char& operator[](size_t pos)//必须返回真实数据地址
        {
            assert(pos < size()); //size_t无符号数不需要判断小于0
            return _str[pos];
        }
        const char& operator[](size_t pos) const
        {
            assert(pos < _size);
            return _str[pos];
        }



        //Modifiers
        void push_back(char ch)
        {
            /*
            if (_size >= _capacity) //满了
                reserve(_capacity * 2);
            _str[_size] = ch;
            ++_size; //不需要给[_size] = '\0' , 因为\0在[capacity+1]处而不是在[_size]处
            _str[_size] = '\0'; // \0不算有效字符,不用++_size
            */
            insert(_size, ch);
        }
        void append(const char* s)
        {
            /*
            size_t len = strlen(s);
            if (_size+len > _capacity)//需要的容量大于现有容量
                reserve(_size+len);
            strcpy(_str+_size, s); //不用strcat:strcat底层需要自己找\0(如果很长则浪费),strcpy不用找,直接一步到位
            _size += len;
            */

            insert(_size, s);
        }
        string& operator+=(char ch) //char 和char &基本一样,但函数内传参引用的引用最好不用, s1+=' '+=""时出错
        {
            push_back(ch);
            return *this;
        }
        string& operator+=(const char* s)
        {
            append(s);
            return *this;
        }

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

        string operator+(const char* s)
        {
            string tmp(*this);
            tmp += s;
            return tmp;
        }

        string& insert(size_t pos, char ch)//插入字符
        {
            assert(pos <= _size); //pos在'\0'处也可以插入
            if (_size - 1 > _capacity) //满了
                reserve(_capacity * 2);
            for (size_t i = _size + 1; i > pos; --i) //当size_t i减到0时,--i会变成最大整数,导致奔溃,所以i只减到1
            {
                _str[i] = _str[i - 1];
            }
            _str[pos] = ch;
            ++_size;
            //_str[_size] ='\0';   //\0第一次循环就拷贝过去了
            return *this;
        }
        string& insert(size_t pos, const char* s)//插入字符串
        {
            assert(pos <= _size);
            size_t len = strlen(s);
            if (_size + len > _capacity)//需要的容量大于现有容量
                reserve(_size + len);
            for (size_t i = _size + len; i > pos + len - 1; --i) //当i==0时,i--会变成最大整数,错位一下
            {
                _str[i] = _str[i - len];
            }
            strncpy(_str + pos, s, len);
            _size = _size + len;
            //_str[_size] = '\0';
            return *this;
        }
        string& erase(size_t pos, size_t len = npos)//起始位置，删除长度 --删1个，删多个都满足
        {
            assert(pos < _size); //此处不为_size原因是,删除\0没有意义,没必要加上去
            if (len == npos || pos + len >= _size) //超出长度 ,前条件不能省略 , 因为后条件超出最大值后可能会溢出
            {
                _str[pos] = '\0';
                _size = pos; //size = \0的下标
            }
            else
            {
                for (size_t i = pos; i <= _size - len; i++)
                {
                    _str[i] = _str[i + len];
                }
                _size = _size - len;
            }
            return *this;
        }

        size_t find(char ch, size_t pos = 0)
        {
            assert(pos < _size);//加不加无所谓
            for (size_t i = pos; i < _size; ++i)
            {
                if (ch == _str[i])
                {
                    return i;
                }
            }
            return npos;
        }
        size_t find(const char* s, size_t pos = 0)
        {
            assert(pos < _size);

            //return strstr(_str + pos, s) - _str;
            char* p = strstr(_str + pos, s);//原理是BF暴力匹配match ,还有KMP(纸老虎) , BM(最实用)
            //if (p == nullptr)
            //    return -1;
            //else
            //    return p - _str;
            return p == nullptr ? npos : p - _str;
        }



        //String operator
        const char* c_str()
        {
            return _str;
        }

        //Non-member function overloads


        //relational operators
        //必须加上const
        bool operator<(const string& s) const
        {
            return strcmp(_str, s._str) < 0;
        }
        bool operator==(const string& s) const
        {
            return strcmp(_str, s._str) == 0;
        }
        bool operator!=(const string& s) const
        {
            return !(*this == s);
        }
        bool operator<=(const string& s) const
        {
            //如果没加const,此时s(const)调用==,s即为==的左操作数*this,==中左操作数为非const,即const调用非const函数,权限放大
            //return s > *this && s == *this;
            return *this < s || *this == s;
        }
        bool operator>(const string& s) const
        {
            return !(*this <= s);
        }
        bool operator>=(const string& s) const
        {
            return !(*this < s);
        }

    };

    size_t test::string::npos = -1; //类型 (域::)变量名 = 值;


    test::string to_string(int value)
    {
        bool flag = true; //干嘛用的,标记位,说明是正数还是负数,true是正数
        if (value < 0)
        {
            flag = false;
            value = 0 - value; //为什么要0-value ,使负数变成正数.负负得正,计算机可以实现 
        }
        test::string str;
        while (value > 0)
        {
            int x = value % 10;
            value /= 10;
            str += std::move('0' + x); //C++支持字符加整型可以合并拼接成字符串,也可以使用atoi 
                                    //move是因为拼接后的值是将亡值,编译器也会自动加上
        }
        if (flag == false)
        {
            str += '-';
        }
        std::reverse(str.begin(), str.end()); //显然,是倒过来拼接的,需要逆置
        
        //return std::move(str); //不需要上,编译器会自动加上
        return str;
    }


    //流插入 和 流提取 (不是必须是友元函数,不是友元也可以 -- 重修,流插入需要支持什么功能?)
    //Extract string from stream
    std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const string& s)
    {
        for (auto ch : s)    //string类要打印到size
        {
            out << ch;
        }
        //out << s.c_str();  //1.非友元函数,需要调用接口 2.不能直接打印字符串,遇到\0就终止
        return out;
    }
    std::istream& operator>>(std::istream& in, string& s) //此处string要修改,不能加const
    {
        s.clear();//每次流提取都需要清掉旧数据。

        //一定是不能使用C语言的流，因为C和C++的缓冲区是不一样的。getchar什么的都不允许使用
        char ch = in.get();  // get()是in的成员函数
        char buff[128];
        size_t i = 0;
        while (ch != ' ' && ch != '\n')
        {
            buff[i] = ch;
            ++i;
            if (i == 127)
            {
                buff[127] = '\0'; //流插入不会给'\0', 会直接覆盖掉原本的'\0',而字符数组也不会给\0,所以需要手动给
                s += buff; //+=字符数组(字符串)底层是insert("字符串"),每次都只扩容一次,一步到位,避免了频繁扩容
                i = 0;
            }
            ch = in.get();
        }
        if (i !=0) //0和127都可以,0更好一点,127会比0多走一步无用操作,插一个\0
        {
            buff[i] = '\0';
            s += buff;
        }
        return in;
    }

    //测试用例
    /*
    void Print(const string& s)
    {
        string::const_iterator it = s.begin();
        while (it != s.end())
        {
            cout << *it;
            ++it;
        }

        //for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
        //{
        //    cout << s[i];
        //}

        cout << endl;
    }

    void test1_string()
    {
        string s1;
        string s2("hello");
        string s3(s2);
        s2[0] = 'a';
        string s4 = s3;
        cout << s1.c_str() << endl;
        cout << s2.c_str() << endl;
        cout << s3.c_str() << endl;
        cout << s4.c_str() << endl;
    }

    void test2_string()
    {
        string s1("hello world!");
        string s2(s1);
        //for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i)
        //{
        //    ++s1[i];
        //}
        //for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i)
        //{
        //    cout << s1[i] << "";
        //}
        Print(s1);

        //string::iterator it = s2.begin();
        //while (it != s2.end())
        //{
        //    cout << ++*it;
        //    ++it;
        //}
        //cout << endl;
        //for (auto ch : s2)
        //{
        //    cout << ch;
        //}
    }
    void test3_string()
    {
        string s1 = "hello";
        string s2 = "Hello";
        cout << (s1 == s2) << endl;
        cout << (s1 != s2) << endl;
        cout << (s1 > s2) << endl;
        cout << (s1 >= s2) << endl;
        cout << (s1 < s2) << endl;
        cout << (s1 <= s2) << endl;
        cout << s1 << s2 << endl;
        cout << (s1 == "hello") << endl;

    }
    void test4_string() //modifiers
    {
        //白盒测试
        string s1 = "0123456789";
        //(s1 += ' ');
        //s1+= "world";
        //cout << s1 << endl;
        //s1.insert(0, 'a');
        //s1.insert(s1.size(), 'a');
        //s1.insert(0, "aaa");
        //s1.insert(s1.size(), "aaa");
        //s1.erase(s1.size());
        //s1.erase(s1.size() - 2, 1);
        int ret = s1.find("23");
        cout << ret << endl;
        cout << s1 << endl;
    }

    void test5_string()
    {
        string s1 = "0123456789";
        s1.resize(3, 'x');
        s1.resize(6, 'x');
        s1.resize(15, 'x');
        s1.resize(7, 'x');
    }

    void test6_string()
    {
        string s1 = "01234 56789";
        cout << s1 << endl;
        cin >> s1;
        cout << s1 << endl;
    }
    
    */
}