内置类string常用接口及模拟实现【C++】【STL】【附题】

文章目录

1. 标准库类型string
- 1.2 常用接口
2. 练习
3. 模拟实现内置类string

1. 标准库类型string

标准库类型string表示可变长字符序列，也就是我们所说的字符串。string包含在std命名空间中，且必须在使用前包含头文件。

1.2 常用接口

string作为一种新类型，相较于C中的字符数组，加之以C++中访问对象中的各种功能函数，在操作上有了许多方便。

1.2.1 *构造接口

下面使用几个例子了解string类构造对象的各种方法：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main()
{
    string s1 = "hello";
    string s2 = s1;
    string s3("world");
    string s4(s3);
    string s5(5,'a');

    cout << s1 << endl;
    cout << s2 << endl;
    cout << s3 << endl;
    cout << s4 << endl;
    cout << s5 << endl;
    
    return 0;
}

结果：

hello
hello
world
world
aaaaa

s1和s3是等价的，都是以一个常量字符串初始化对象，创建一个副本，可以认为赋值符号右边的字符串是一个匿名对象；
s2和s4是等价的，都是拷贝构造；
s5是被初始化为5个连续的a。

【注意】
C++为了兼容C，在字符串最后会添加一个\0，即使是空串：

void test2()
{
    string s = "";
}

int main()
{

    test2();

    return 0;
}

通过调试可以看到，s中的内容是\0。

1.2.2 功能接口

长度or容量

void test3()
{
    string s = "hello";
    cout << s.size() << endl;
    cout << s.length() << endl;

    cout << s.capacity() << endl;
}

int main()
{
    test3();
    return 0;
}

结果：

5
5
22

size&&length：返回字符串有效字符长度。它们没有什么不同，只是名字上的差别，因为size的意思更有“个数”的意思，所以一般使用size；
capacity：string类对象的总空间的大小，即容量。在这里，默认容量是22个字节（char）；

其他

void test4()
{
    string s1 = "hello";
    string s2;

    cout << "s1 isEmpty?" << s1.empty() << endl;
    cout << "s2 isEmpty?" <<  s2.empty() << endl;

    s1.clear();
    cout << "s1 isEmpty?" <<  s1.empty() << endl;

    cout << "s1 capacity:" << s1.capacity() << endl;
    s1.reserve(25);
    cout << "s1 capacity:" <<  s1.capacity() << endl;

    string s3 = "world";
    s3.resize(8,'a');
    cout << s3 << endl;
}
int main()
{
    test4();
    return 0;
}

结果：

s1 isEmpty?0
s2 isEmpty?1
s1 isEmpty?1
s1 capacity:22
s1 capacity:31
worldaaa

empty()：是空串则返回true，否则返回false；
clear()：清空字符串（有效字符）；
reserve(size_t n)：；为字符串预留空间（有效字符）；
resize(size_t n, char c)：将有效字符改成n个，多余的空间用字符c填充。

【注意】

clear()不会改变capacity；
resize(size_t n)和resize(size_t n, char c)，如果n比capacity大，会自动扩容，增大capacity；如果n比capacity小，则不会改变capacity；
reserve()同上。

1.2.3 访问及遍历

operator[]

实际使用直接像数组一样使用[]即可。这里仅强调是重载过的。

void test5()
{
    string s1 = "hello";
    for(int i = 0; i < s1.size(); i++)
    {
        cout << s1[i] << " ";
    }
}
int main()
{
    test5();
    return 0;
}

结果：

h e l l o

[i]
作用：返回i位置的字符，const string类对象的调用。

begin()&&end()

void test5()
{
    string s1 = "hello";

    std::basic_string<char>::iterator i = s1.begin();
    for(;i < s1.end(); i++)
    {
        cout << *i << " ";
    }
}

结果：

h e l l o

begin()和end()都是迭代器，暂时把它当做指针，在STL会学习他。

begin()：获取第一个字符的迭代器；
end()：获取最后一个字符的下一个位置的迭代器。

1.2.4 修改操作

push_back(char c)、append(const char* s)、operator+=

void test6()
{
    string s1 = "hell";
    s1.push_back('o');
    cout << s1 << endl;

    s1.append(" world");
    cout << s1 << endl;

    s1 += "!!!";
    cout << s1 << endl;

}
int main()
{
    test6();
    return 0;
}

结果：

hello
hello world
hello world!!!

push_back(char c)：在字符串后尾插字符c；
append(const char* s)：在字符串后追加一个新的字符串s；
operator+=：在字符串后追加字符串或字符。

【注意】

追加字符时，三者都可，值得注意的是append()，需要写成：append(1,c)；为了方便，常使用+=。
为了合理利用空间，可以使用reserve提前为字符串预留空间。

c_str

void test7()
{
    string s = "hello";
    const char* c = s.c_str();
    cout << c << endl;
}
int main()
{
    test7();
    return 0;
}

结果：

hello

c_str()，返回一个指向数组的指针，该数组包含以空字符结尾的字符序列（即 C 字符串），表示字符串对象的当前值。此数组包含构成字符串对象值的相同字符序列，以及末尾的附加终止空字符 ( \0)。
【注意】

此函数只能获取对应的字符串；
返回的字符串是被const修饰的，原因是c_str()本身被const修饰。

npos、find、rfind

void test8()
{
    string s1 = "hello";

    cout << s1.find('o') << endl;
    cout << s1.find('o', 5) << endl;

    cout << s1.find('p') << endl;

    cout << string::npos << endl;
}
int main()
{
    test8();
    return 0;
}

结果：

4
18446744073709551615
18446744073709551615
18446744073709551615

find(char c, size_t pos)：从字符串下标pos位置往后开始，往后查找c字符，找到则返回下标，否则返回npos；rfind则从下标pos位置往前开始；
npos：这是一个定义在string类内部的公有静态成员变量，它的值是-1，类型是size_t，也就是正数；按无符号整型打印-1，这是一个很大的数。

size_t：即unsigned int或unsigned long。在底层实现中，所有下标都是size_t类型，因为下标不可能为负数。为了统一，接收下标使用的临时变量尽量也使用size_t定义。

substr

void test9()
{
    string s1 = "hello";
    cout << s1.substr(1,7) << endl;
}
int main()
{
    test9();
    return 0;
}

结果：

ello

substr(size_t pos, size_t n)：在字符串中从下标pos位置开始，往后截取含有n个字符的子串并返回。

1.2.5 string类非成员函数

operator+

void test10()
{
    string s1 = "hello";
    string s2 = s1 + " world";
    cout << s2 << endl;
}
int main()
{
    test10();
    return 0;
}

operator+能实现简单的字符串拼接，包括字符、字符串、string对象。

【注意】
operator+的底层实现是传值返回，效率较低，在模拟实现string类时会了解。

operator>>、operator<<

void test11()
{
    string s1;
    cin >> s1;
    cout << s1 << endl;
}
int main()
{
    test11();
    return 0;
}

输入：

hello

输出：

hello

其实前面一直在使用重载的输入和输出运算符，作用就和它本身一样，将字符串读取或写入内存中。

getline()

void test12()
{
    string s1 = "hello";
    getline(cin, s1);
    cout << s1 << endl;
}
int main()
{
    test12();
    return 0;
}

输入：

world

输出：

world

getline(istream& is, string& str)：获取一行字符串。从输入流istream is中提取字符并储存在字符串str中，然后返回istream类型的引用，以判断功能是否正常。

比较大小

void test13()
{
    string s1 = "hello";
    string s2 = "world";
    if(s1 == s2)
        cout << "s1 == s2" << endl;
    if(s1 < s2)
        cout << "s1 < s2" << endl;
    if(s1 > s2)
        cout << "s1 > s2" << endl;
    if(s1 >= s2)
        cout << "s1 >= s2" << endl;
    if(s1 <= s2)
        cout << "s1 <= s2" << endl;
    if(s1 != s2)
        cout << "s1 != s2" << endl;
}
int main()
{
    test13();
    return 0;
}

结果：

s1 < s2
s1 <= s2
s1 != s2

这些比较大小的操作符都是比较字符串字符的ascii值，直到不同的就返回结果。类似C语言中的strcmp函数。

2. 练习

2.1 仅仅反转字母

【思路】
和字符串反转思路类似，在限制下标的同时，在字符串的头和尾分别移动，如果遇到字母则停止，然后交换。
【注意】

接收下标的临时变量最好使用size_t类型；
在循环内进行查找操作时，用if只能移动一次。用循环必须在循环内再限制下标，否则可能会出现死循环;
使用了标准库内置的swap()函数和isalpha()函数。

【代码】

class Solution {
public:
    string reverseOnlyLetters(string s) {
        if(s.empty())
            return s;
        size_t begin = 0, end = s.size() - 1;
        while(begin < end)
        {
            while(!isalpha(s[begin]) && begin < end)
                begin++;
            while(!isalpha(s[end]) && begin < end)
                end--;

            swap(s[begin], s[end]);
            begin++;
            end--;
        }
        return s;
    }
};

2.2 字符串中的第一个唯一字符

【思路】
类似计数排序的思路：时间换空间。新开一个数组，遍历字符串，为每个小写字母计数；然后再遍历一次字符串，如果字母出现的次数等于1，则返回下标，否则返回-1；
【注意】

保持一致，依然使用size_t处理下标；
以0-25为下标给26个小写“挖坑”的简便方法：用字母减去字母表中第一个字母a，即得到当前字母在字母表中的序号-1。

class Solution {
public:
    int firstUniqChar(string s) {
        int a[26] = { 0 };
        for(size_t i = 0; i < s.size(); i++)
        {
            a[s[i] - 'a']++;
        }
        for(size_t i = 0; i < s.size(); i++)
        {
            if(a[s[i] - 'a'] == 1)
                return i;
        }
        return -1;
    }
};

2.3 字符串最后一个单词的长度

【思路】
非常简单，得到字符串长度，从后计数，直到遍历完或者遇到空格停止。
【注意】
C++的标准输入流对象cin不支持输入字符串，因为空格或回车会被认为是分隔符。我们使用getline()函数代替cin>>s。
【代码】

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
	string s;
	getline(cin, s);
	size_t end = s.size() - 1;
	int count = 1;
	while (end--)
	{
		if (s[end] != ' ')
		{
			count++;
		}
		else
			break;
	}
	cout << count << endl;
}

2.4 验证回文串

【思路】
根据题意，大写转小写，移除所有数字字符，言外之意这就是稍后要比较的前提。
思路简单，头尾同时遍历，分别遇到非字母字符就跳过，然后比较。相同则继续走，不同则返回false。
【注意】

大写转小写：由于ASCII表中小写字母都比对应的大写字母多32，所以只需遍历+=32即可。
同第一题，非字母字符迭代同样要用while，且要限制begin<end，避免出现死循环。如果最后错误有溢出，很有可能是出现了死循环。

【代码】

class Solution {
public:
    void toSmallAlpha(string& s)
    {
        for (int i = 0; i < s.size(); i++)
        {
            if (s[i] >= 'A' && s[i] <= 'Z')
                s[i] += 32;
        }
    }
    bool isNumberOrAlpha(char ch)
    {
        return isalpha(ch) || isdigit(ch);
    }
    bool isPalindrome(string s) {
        if (s.empty())
            return false;
        
        toSmallAlpha(s);
        int begin = 0, end = s.size() - 1;
        while (begin < end)
        {
            while (begin < end && !isNumberOrAlpha(s[begin]))
                begin++;
            while (begin < end && !isNumberOrAlpha(s[end]))
                end--;
            if (s[begin] == s[end])
            {
                begin++;
                end--;
            }
            else
                return false;
        }
        return true;
    }
};

2.5 字符串相加

【思路】
逆序遍历两个字符串，然后分别相加当前字符对应的数字，增加一个保存进位的临时变量tmp，用作下一次相加的对象之一。经过进位处理，得到当前数字对于的字符，并将它尾插到新字符串尾部，直到两个数字字符串都被遍历完毕。最后得到的字符串是倒序的，需要反转后再返回。
【注意】

迭代的条件：至少还有一个没有遍历完，也就是所有数字字符都要遍历到；
数字和它对应的字符相互转换的方法同字母；
关于对进位的处理：搭配%和/使用，逻辑较简洁，但是这样效率可能不是很高；因为两个个位数相加最大值为18，所以最多进1，tmp为0和1两种状态。但是这样做需要考虑极端情况：999+1，最后一个进位无法尾插，所以在最后一次进位时尾插tmp。

【代码】

class Solution {
public:
    string addStrings(string num1, string num2) {
        int end1 = num1.size() - 1;
        int end2 = num2.size() - 1;
        string str;
        int tmp = 0, Num = 0, i = 0, Num1 = 0, Num2 = 0;
        while (end1 >= 0 || end2 >= 0)
        {

            if(end1 >= 0)
                 Num1 = num1[end1--] - '0';
            if(end2 >= 0)
                 Num2 = num2[end2--] - '0';
            tmp = tmp + Num1 + Num2;

            if (tmp < 10)
            {
                str.push_back(tmp + '0');
                tmp = 0;
            }
            else
            {
                str.push_back((tmp - 10) + '0');
                tmp = 1;
                if (end1 == -1 && end2 == -1)
                    str.push_back(tmp + '0');
            }
            Num1 = Num2 = 0;
        }
        
        reverse(str.begin(), str.end());
        return str;
    }
};

2.6 反转字符串 II

【思路】
从题目翻译过来的意思：每隔k个反转一次，如果剩余不够k个，就全部反转。
其实就是一个定长的区间内反转，然后移动固定距离。控制步长和步数，也就控制了控制了反转的区间。
【注意】

如何让一个定长区间移动固定距离：让左右端点同时移动（步数*步长）个单位长度；
除例子中的情况是反转长度为k的区间外，剩下的都是直接全部反转；由于第二种情况是最后一次反转，步长的累加放在第一种情况就好。

【代码】

class Solution {
public:
	//反转函数
    void reverseSubstr(string& s, int begin, int end)
    {
        while (begin < end)
        {
            swap(s[begin++], s[end--]);
        }
    }
    string reverseStr(string s, int k) {
        int num = s.size(), count = 0;
        int begin = 0, end = k - 1;//begin和end限制了步长

        while (num >= 0)
        {
            if (num < k)
            {
                reverseSubstr(s, begin + (2 * k) * count, s.size() - 1);
            }
            else
            {
                reverseSubstr(s, begin + (2 * k) * count, end + (2 * k) * count);
                count++;//统计步数
            }
            //num是剩余长度，每次用掉2k个
            num -= (2 * k);
        }
        return s;
    }
};

2.7 反转字符串中的单词 III

【思路】
正向反向遍历都可以，主要是确定反转的单词区间和控制下标不要越界。
反向遍历：用begin和end下标限制反转区间，首先将end置为最后一个元素下标，然后用循环找空格（假设有空格）的下标，空格后一个位置就是begin，以此类推。
【注意】

需要考虑只有一个单词的字符串，即没有空格。在找空格的下标的循环中，要限制下标不越界，既避免了死循环，也能兼顾找不到空格的情况。

【代码】

class Solution {
public:
    void reverseSubstr(string& s, int begin, int end)
    {
        while (begin < end)
        {
            swap(s[begin++], s[end--]);
        }
    }
    string reverseWords(string s) {
        int cur = s.size() - 1;
        int begin = 0, end = 0;
        int pos = 0;
        while(cur >= 0)
        {
            end = cur;
            while(cur >= 0 && s[cur] != ' ')
            {
                cur--;
            }
            begin = cur + 1;

            reverseSubstr(s, begin, end);
            cur--;
        }
        return s;
    }
};

2.8 字符串相乘

【思路】
根据题意，是要返回一个新字符串，
【代码】

class Solution {
public:
    string multiply(string num1, string num2) {
        int len1 = num1.size(), len2 = num2.size();
        int len = len1 + len2;

        //一定要初始化新串的值,否则后面会出现随机值
        string ret(len, '0');
        for(int i = len1 - 1; i >= 0; i--)
        {
            for(int j = len2 - 1; j >= 0; j--)
            {
                //tmp是当前位之和
                int tmp = (num1[i] - '0') * (num2[j] - '0') + (ret[i + j + 1] - '0');
                //当前的最后一位,得
                ret[i + j + 1] = tmp % 10 + '0';
                ret[i + j] += tmp / 10;
            }
        }
        for(int i = 0; i < len; i++)
        {
            if(ret[i] != '0')
                return ret.substr(i);
        }
        return "0";
    }
};

2.9 找出字符串中第一个只出现一次的字符

【思路】
遍历字符串，使用内置类string的接口：find_first_of(char ch)和find_last_of(char ch)，前者是找到ch第一次出现的位置，后者是找到ch最后一次出现的位置，找不到则返回npos(-1)。如果只出现一次，那么这两个接口的返回值都是相同的。另一种情况就是不存在只出现一次的字符，则在遍历完毕前最后一次打印-1。
【代码】

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main(){
    string s;
    getline(cin, s);
    for(int i = 0; i < s.size(); i++)
    {
        if(s.find_first_of(s[i]) == s.find_last_of(s[i]))
        {
            cout << s[i] << endl;
            break;
        }
        if(i == s.size() - 1)
            cout << "-1" << endl;
    }
    return 0;
}

3. 模拟实现内置类string

了解接口的底层实现，能熟练且深刻地掌握string类各种常用接口的用法。而模拟实现某个类或接口，也是面试时常见的问题。
当然，内置类string有一百多个接口，在这里只实现最常用的，大部分接口都是被重载的。
为了区分内置类，取名为Mystring，除此之外，也可以在自定义命名空间内使用string作为自定义字符串类，以区分内置string类。

3.1 成员变量

string底层是一个能自动扩容的字符数组，所以需要有一个变量记录容量和字符的个数。除此之外，还有最重要的字符数组，它是被new出来的。

容量：size_t _capacity；
数量：size_t _size;
字符数组：char* str;
npos：static const size_t npos = -1;

许多容器都包含npos，它表示“找不到”的情况的返回值。既然如此，npos是公有静态成员变量。

private:
		size_t _size;
		size_t _capacity;
		char* _str;
public:
    	const static size_t npos = -1;

3.2 *构造函数&&析构函数

构造函数：由于底层是一个动态数组所以使用new动态分配内存，之所以不使用malloc，是为了方便；
析构函数：相对地，使用delete释放new分配的内存，并将容量和数量计数器置零，指针置空。

浅拷贝出现的问题就是它们指向同一个空间，所以需要在构造函数中开一个新空间（可以使用初始化列表）。

//构造函数
Mystring(const char* str = "")
{
    _size = strlen(str);
    _capacity = _size;
    _str = new(char[_capacity + 1]);
    strcpy(_str, str);
}
//析构函数
~Mystring()
{
    delete[] _str;
    _size = 0;
    _str = nullptr;
    _capacity = 0;
}

【注意】
这里的构造函数给str以缺省值""，是为了符合内置string默认空串为\0的做法。除此之外，申请内存的大小比_capacity多1，就是为了保存这个\0。
值得注意的是，_size即个数，不包含末尾的\0。
构造函数中的初始化列表不是必要的，而且它可能会出现初始化顺序的问题。
【另辟蹊径】
向系统申请内存，然后将字符拷贝到内存中，这样做是符合常理且传统的，有的人提出了新的方法：直接使用传入的字符串，交换它们成员变量的值，以达到构造Mystring对象的目的。
由于稍后还要使用这里的思路，所以将交换功能封装为一个函数。

void swap(Mystring& tmp)
{
    std::swap(tmp._capacity, _capacity);
    std::swap(tmp._size, _size);
    std::swap(tmp._str, _str);
}

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

3.3 operator[]

operator[]：重载[]操作符，是为了让使用Mystring能像使用数组一样自然。

【注意】

接收下标的类型最好为size_t，下面将不再赘述；
返回值为引用类型的原因：a. 为了像数组一样读和写；b. 减少传值拷贝在性能上的消耗；
需要判断下标是否越界，由于pos是size_t类型，只需要判断其小于_size即可；
运算符重载，还需要有被const修饰的版本，目的是配合用户需要，返回值只能读不能写，下面将不再赘述。

//返回引用是为了读写
char& operator[](size_t pos)
{
    assert(pos < _size);
    return _str[pos];
}
//加const是只读
const char& operator[](size_t pos) const
{
    assert(pos < _size);
    return _str[pos];
}

3.4 迭代器

迭代器在初学STL会学习到，在这里只需要把它当做指针即可。
【注意】
区间是左闭右开。

//迭代器(begin、end)
//可读可写
iterator begin()
{
    return _str;
}
iterator end()
{
    return _str + _size;
}
//只读
const_iterator begin() const
{
    return _str;
}
const_iterator end() const
{
    return _str + _size;
}

3.5 size()、capacity（）

获取元素个数和容量。

【注意】
个数和容量均不包括\0。

size_t size()
{
    return _size;
}
size_t capacity()
{
    return _capacity;
}

3.6 =、+=、+

+=、+：相当于尾插；
=：赋值，相当于拷贝构造。

【注意】

返回值都是引用类型；
深浅拷贝的解释在下面。

//默认=，浅拷贝
// Mystring& operator=(const Mystring& s)
// {
//     if (this != &s)
//     {
//         char* pStr = new char[strlen(s._str) + 1];
//         strcpy(pStr, s._str);
//         delete[] _str;
//         _str = pStr;
//     }
//     return *this;
// }
 
//新=，深拷贝
Mystring& operator=(Mystring& s)
{
    swap(s);

    return *this;
}
Mystring& operator+=(const char* s)
{
    append(s);

    return *this;
}
Mystring& operator+=(char* s)
{
    append(s);

    return *this;
}
Mystring& operator+(const char* s)
{
    append(s);
    return *this;
}
Mystring& operator+(char* s)
{
    append(s);
    return *this;
}

3.7 *拷贝构造【深浅拷贝】

对于内置类型：深浅拷贝都是直接拷贝；
对于自定义类型：浅拷贝只拷贝它们的地址，深拷贝则完全复制一份，地址不同。

浅拷贝出现的问题就是它们指向同一个空间，所以需要在构造函数中开一个新空间（可以使用初始化列表）。
使用默认的=，实现赋值也是粗暴的浅拷贝，首先会出现内存泄漏，原来的地址被覆盖了，其次还是刚才的问题。如果想直接拷贝值，这样做看起来简单，实际上反而麻烦，因为两个空间的大小会影响太小或太大。

传统写法：先释放原空间，然后让它再指向新空间，记得\0，然后拷贝，最后更新容量。要允许自身赋值，通过判断地址。
新写法：要是不想改变原有数据，创建新的临时对象，然后使用swap构造新对象。

3.8 比较运算符重载

各种比较运算符重载，只需要实现其中的两个，剩下的复用即可。但在这里我是直接使用strcmp()。
其中比较的是第一个不相同的字符的ASCII值。

bool operator>=(const Mystring& s) const
{
    return !(strcmp((*this)._str, s._str) < 0);
}
bool operator<=(const Mystring& s) const
{
    return !(strcmp((*this)._str, s._str) > 0);
}
bool operator==(const Mystring& s) const
{
    return strcmp((*this)._str, s._str) == 0;
}
bool operator>(const Mystring& s) const
{
    return strcmp((*this)._str, s._str) > 0;
}
bool operator<(const Mystring& s) const
{
    return strcmp((*this)._str, s._str) < 0;
}

3.9 reserve()

这个接口在上面已经提到过。它的功能就是管理容量，传入的参数就是要保存的容量。

增容：如果要保存的容量比本身的容量还大，那就是扩容，思路同构造函数；
减容：由于内置string类判断字符串终止的标志是\0，只需将它放在最后一个位置，然后更新_size。

//更改容量
void reserve(size_t n)
{
    if (n > _capacity)//扩容
    {
        char* tmp = new(char[n + 1]);
        strcpy(tmp, _str);
        delete[] _str;
        _str = tmp;
        _capacity = n;
        //元素个数未变
    }
    else//减容，相当于删除
    {
        _str[n] = '\0';
        _size = n;
    }
}

3.10 insert()、push_back()、append()

它们分别是：插入符号或字符串，尾插符号，尾接字符串。（实际上通过查阅官方文档可得知：它们的功能远不如此，为了实现方便，所以只实现简单的几个）。
insert():

尾插字符：
- 首先要判断容量，不够要扩容，这里使用了常见的三目运算符；
- 其次就是挪动数据，由于size_t的特殊性，-1是一个很大的正数，所以在循环中不能让下标变成-1，否则会越界；
- 然后再插入，最后返回。
尾插字符串：
- 思路同上。

**push_back()：**复用insert()尾插。
**append()：**同上。
【注意】

插入后需要更新_size。
为什么不使用strcat()，因为效率低。

Mystring& insert(size_t pos, const char ch)
{
    assert(pos <= _size);
    //扩容
    if (_capacity == _size)
        reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
    //要挪动的数据个数，再加上\0
    /*int num = _size - pos + 1;
    int tail = _size;
    while (num--)
    {
        _str[tail + 1] = _str[tail];
        tail--;
    }*/
    size_t tail = _size + 1;
    while (tail > pos)
    {
        _str[tail] = _str[tail - 1];
        tail--;
    }
    _str[pos] = ch;
    _size++;
    return *this;
}
Mystring& insert(size_t pos, const char* s)
{
    assert(pos <= _size);
    size_t len = strlen(s);
    if (_size + len > _capacity)
    {
        reserve(_size + len);
    }

    // 挪动数据
    size_t end = _size + len;
    while (end >= pos + len)
    {
        _str[end] = _str[end - len];
        --end;
    }

    strncpy(_str + pos, s, len);
    _size += len;

    return *this;
}
void push_back(char ch)
{
    insert(_size, ch);
}
void append(const char* s)
{
    insert(_size, s);
}

3.11 clear()、erase()

clear()：清空Mystring对象，思路同reserve()；
erase()：清空pos位置往后的内容，思路同上。

void clear()
{
    _str[0] = '\0';
    _size = 0;
    _capacity = 0;
}
void erase(size_t pos)
{
    assert(pos >= 0);
    _str[pos] = '\0';
    _size = pos;
}

3.12 operator<<、operator>>

在类和对象中，我们学习了流输入和流输出运算符，简单地说，<<就是将流中的数据提取到显示器（可以是其他设备）；>>就是将输入的数据插入到流中，在这里可以认为“流”是内存的一部分，它由各种数据组成。
人们经常使用cin和cout搭配流插入和流提取运算符输入，之所以能支持众多类型，是因为它被重载了。

operator<<：流提取。遍历字符串，将每个元素重载到ostream对象中，然后一个一个地返回；
operator>>：流插入。不同于流提取，需要将一定量的数据存入“缓冲区”（buffer），然后将缓冲区的数据插入到流中。通常情况下，在重载中定义一个自定义大小的数组作为缓冲区。注意回车和\0是作为字符串结束的标志。

缓冲区：CPU的速度非常快，寄存器更甚，而磁盘的速度相去甚远，数据流是“穿过”它们的，但是由于速度不匹配，这样会造成输入和输出中的一个很快，一个很慢，这样就会出现不必要的等待时间，缓冲区因此而生。

【注意】

一般情况重载运算符都在类的内部，或作为友元函数（友元的目的是访问类的成员变量）。但作为友元函数，使用它们就没那么自然，需要对象名.<<这样的格式，为了符合日常的习惯，将其写在类的外部，只要能访问类的成员变量即可。
可能出现的问题：链接失败。类的声明的代码都写在.h头文件中，可以尝试将>>和<<的重载的实现写在.cpp文件中。原因是它被编译了两次，使用#program once或上面的方法也许可以解决。

ostream& operator<<(ostream& os, Mystring& s)
{
    for (size_t i = 0; i < s.size(); i++)
    {
        os << s[i];
    }
    return os;
}

istream& operator>>(istream& is, Mystring& s)
{
    s.clear();
    const int N = 32;
    char ch = is.get();
    //自定义缓冲区
    char buffer[N];
    size_t i = 0;
    while (ch != ' ' && ch != '\n')
    {
        //达到缓冲区容量，最后加上\0
        if (i == N - 1)
        {
            buffer[i] = '\0';
            //连接
            s += buffer;
            i = 0;
        }
        //迭代
        buffer[i++] = ch;
        ch = is.get();
    }
    //连接
    buffer[i] = '\0';
    s += buffer;

    return is;
}

string还有许多其他内置类型转换，例如to_string......

posted @ 2022-12-06 22:31 shawyxy 阅读(93) 评论(0) 编辑收藏举报

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内置类string常用接口及模拟实现【C++】【STL】【附题】

文章目录

1. 标准库类型string

1.2 常用接口

1.2.1 *构造接口

1.2.2 功能接口

长度or容量

其他

1.2.3 访问及遍历

operator[]

begin()&&end()

1.2.4 修改操作

push_back(char c)、append(const char* s)、operator+=

c_str

npos、find、rfind

substr

1.2.5 string类非成员函数

operator+

operator>>、operator<<

getline()

比较大小

2. 练习

2.1 仅仅反转字母

2.2 字符串中的第一个唯一字符

2.3 字符串最后一个单词的长度

2.4 验证回文串

2.5 字符串相加

2.6 反转字符串 II

2.7 反转字符串中的单词 III

2.8 字符串相乘

2.9 找出字符串中第一个只出现一次的字符

3. 模拟实现内置类string

3.1 成员变量

3.2 *构造函数&&析构函数

3.3 operator[]

3.4 迭代器

3.5 size()、capacity（）

3.6 =、+=、+

3.7 *拷贝构造【深浅拷贝】

3.8 比较运算符重载

3.9 reserve()

3.10 insert()、push_back()、append()

3.11 clear()、erase()

3.12 operator<<、operator>>

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