【C++】深入理解string类（5）
如果在strcpy拷贝的时候，遇到\0，就会直接停止拷贝（例如：hello world\0yyy\0)，如果是在字符串的中间有\0，那么就会造成拷贝的不完全，所以不能使用strcpy，而是用memcpy。开辟一个和s3一样大的空间，s1指向该空间，释放s1原本的旧空间，将s3的内容拷贝给s1。传统写法和现代写法的算法效率是一样的，只是现代写法的代码较短，代码写法不同，充分利用了复用，本质上区别不大
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目录
一 模拟实现string类的补充
之前写的string类如下：【c++】深入理解string类（4）
1 resize
功能是将字符串的有效长度（_size）修改为指定值 n，并根据需要填充新字符或截断字符串
void string::resize(size_t n, char ch)
{
if (n <= _size)
{
// 删除，保留前n个
_size = n;
_str[_size] = '\0';
}
else
{
reserve(n);
//调用 reserve(n) 预分配至少能容纳 n 个字符的内存（避免后续填充时频繁扩容）
for (size_t i = _size; i < n; i++)
{
_str[i] = ch;
}
_size = n;
_str[_size] = '\n';
}
}
2 find
查找字符或子串出现的位置：
1 查找字符：
size_t string::find(char ch, size_t pos)
{
assert(pos < _size);
for (size_t i = pos; i < _size; i++)
{
if (_str[i] == ch)
return i;
}
return npos;
}2 查找子串：
strstr是 C 语言标准库（string.h）中的一个字符串处理函数，用于在一个字符串（主串）中查找另一个字符串（子串）的首次出现位置。
// 在当前字符串中查找子串 str 的第一次出现位置
// 参数：
// str：待查找的 C 风格字符串（以 '\0' 结尾）
// pos：起始查找位置（从 pos 开始向后查找，默认从 0 开始）
// 返回值：找到时返回子串首字符在当前字符串中的位置；未找到返回 npos（通常定义为 -1）
size_t string::find(const char* str, size_t pos)
{
assert(pos < _size);
// strstr(a, b) 功能：在字符串 a 中查找子串 b 第一次出现的位置，返回指向该位置的指针；
// 若未找到，返回 nullptr。
// 这里从 _str + pos 开始查找（即从当前字符串的 pos 位置向后）
const char* ptr = strstr(_str + pos, str);
if (ptr)
{
// 若找到子串，计算其在当前字符串中的位置：
// 指针 ptr 减去当前字符串的起始地址 _str，得到偏移量（即位置）
return ptr - _str; // 注意：原代码中写的是 ptr - str，这里修正为 ptr - _str（原代码可能笔误）
}
else
{
// 未找到子串，返回 npos（表示“不存在的位置”）
return npos;
}
}3 substr
功能：从 pos 位置开始，提取长度为 len 的子串（若 len 过长则提取到字符串末尾）
// 从当前字符串中提取子串（从 pos 位置开始，长度为 len）
// 参数：
// pos：子串的起始位置（必须小于当前字符串长度 _size）
// len：子串的长度（默认或传入 npos 时，表示提取到字符串末尾）
// 返回值：提取出的子串（string 对象）
string string::substr(size_t pos, size_t len)
{
assert(pos < _size);
// 处理 len 过长或为 npos 的情况：
// 若 len 是 npos，或 len 超过从 pos 到末尾的剩余字符数，则将 len 修正为剩余字符数
if (len == npos || len > _size - pos)
{
len = _size - pos; // 剩余字符数 = 总长度 - 起始位置
}
// 创建一个空的 string 对象，用于存储子串
string sub;
// 提前为子串预留足够的空间（容量设为 len），避免循环中频繁扩容
sub.reserve(len);
// 从 pos 位置开始，拷贝 len 个字符到子串中
for (size_t i = 0; i < len; i++)
{
sub += _str[pos + i]; // 逐个字符追加到子串（利用 operator+= 操作）
}
// 返回提取到的子串
return sub;
}4 流提取和流输出
不一定必须写成友元函数
// out：输出流对象（如 cout）
// s：要打印的自定义 string 对象（加 const 确保不修改原对象）
std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const string& s)
{
for (auto ch : s)
{
out << ch; // 将每个字符逐个输出到流中
}
return out; // 返回输出流，支持链式操作
}此处的s不能加const
// in：输入流对象（如 cin）
// s：接收输入的 string 对象（非 const，需修改其内容）
// 返回值：输入流对象（支持链式调用，如 cin >> s1 >> s2）
std::istream& operator>>(std::istream& in, string& s)
{
s.clear(); // 先清空原字符串，避免输入内容追加到原有数据后
char buff[256]; // 临时缓冲区，每次最多存 255 个字符（+1 个 '\0'）
int i = 0; // 缓冲区当前填充位置
char ch;
// 用 in.get() 读取字符（相比 >> 运算符，get() 会读取空格和换行符，此处用于自定义终止条件）
ch = in.get();
// 循环读取字符，直到遇到换行符 '\n' 或空格 ' '（默认以空白字符作为输入结束标志）
while (ch != '\n' && ch != ' ')
{
buff[i++] = ch; // 将字符存入缓冲区
// 若缓冲区已满（i=255，此时 buff[0..254] 已填满）
if (i == 255)
{
buff[i] = '\0'; // 手动添加字符串结束符
s += buff; // 将缓冲区内容追加到 s 中
i = 0; // 重置缓冲区索引，准备接收下一批字符
}
ch = in.get(); // 继续读取下一个字符
}
// 循环结束后，若缓冲区中还有未处理的字符（i > 0）
if (i > 0)
{
buff[i] = '\0'; // 添加结束符
s += buff; // 追加到 s 中
}
return in; // 返回输入流，支持链式操作
}5 getline
// 从输入流中读取一行字符串，直到遇到分隔符 delim 为止
// 参数：
// in：输入流对象（如 cin）
// s：接收读取内容的 string 对象
// delim：自定义分隔符（默认通常是 '\n'，即换行符）
// 返回值：输入流对象（支持链式操作）
std::istream& getline(std::istream& in, string& s, char delim)
{
s.clear(); // 清空目标字符串，确保读取的是新内容（而非追加到原有数据后）
char buff[256]; // 临时缓冲区，每次最多存储 255 个字符（预留 1 个位置给 '\0'）
int i = 0; // 缓冲区当前填充的字符索引
char ch;
// 用 in.get() 读取单个字符（包括空格、制表符等空白字符，不会像 >> 那样自动跳过）
ch = in.get();
// 循环读取字符，直到遇到指定的分隔符 delim 为止
while (ch != delim)
{
// 将读取到的字符存入缓冲区
buff[i++] = ch;
// 若缓冲区已满（i=255，此时 buff[0] 到 buff[254] 已存满）
if (i == 255)
{
buff[i] = '\0'; // 手动添加字符串结束符，确保 buff 是合法的 C 风格字符串
s += buff; // 将缓冲区内容追加到目标 string 对象 s 中
i = 0; // 重置缓冲区索引，准备接收下一批字符
}
// 继续读取下一个字符
ch = in.get();
}
// 循环结束后，若缓冲区中还有未处理的字符（i > 0）
if (i > 0)
{
buff[i] = '\0'; // 添加结束符
s += buff; // 将剩余字符追加到 s 中
}
return in; // 返回输入流对象，支持链式调用（如 getline(cin, s1) >> s2）
}
// 定义 string 类的静态成员 npos（表示“无效位置”或“到末尾”）
// npos 通常被定义为 size_t 的最大值（-1 转换为无符号类型后即为最大值）
const size_t string::npos = -1;6 operator =
赋值操作
将s3赋值给s1，此处是深拷贝。开辟一个和s3一样大的空间，s1指向该空间，释放s1原本的旧空间，将s3的内容拷贝给s1
string& string::operator=(const string& s)
{
if (this != &s)
{
char* tmp = new char[s._capacity + 1];
//strcpy(tmp, s._str);
memcpy(tmp, s._str, s._size + 1);
delete[] _str;
_str = tmp;
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
return *this;
}
注意区分拷贝构造函数和赋值运算符重载：
但是上面的代码还是有bug:
如果在strcpy拷贝的时候，遇到\0，就会直接停止拷贝（例如：hello world\0yyy\0)，如果是在字符串的中间有\0，那么就会造成拷贝的不完全，所以不能使用strcpy，而是用memcpy
相应的，在使用strcpy的部分都换成memecpy
所以，上面的拷贝构造就优化为：
clear
清除数据
void clear()
{
_str[0] = '\0';
_size = 0;
}8 其他运算符重载
实现了一个后面的就可以复用
bool string::operator<(const string& s) const
{
return strcmp(_str, s._str) < 0;
}
bool string::operator<=(const string& s) const
{
return *this < s || *this == s;
}
bool string::operator>(const string& s) const
{
return !(*this <= s);
}
bool string::operator>=(const string& s) const
{
return !(*this > s);
}
bool string::operator==(const string& s) const
{
return strcmp(_str, s._str) == 0;
}
bool string::operator!=(const string& s) const
{
return !(*this == s);
}9 三种swap
1.
std::string::swap（成员函数）
- 形式：
void swap(string& str);- 特点：
string类自身的成员函数，用于交换当前string对象与参数str的内容。- 效率：极高。因为内部只需交换
string的 “指针、大小、容量” 等成员（类似 “指针交换”），无需深拷贝字符数据。2.
std::swap(string)（针对string的特化函数）
- 形式：
void swap(string& x, string& y);- 特点：标准库为
string专门优化的全局swap函数（属于对通用swap模板的 “特化”）。- 效率：与
string::swap一致（内部通常直接调用string::swap实现，因此效率相同）。3. 通用
std::swap模板（早期实现，非专用于string）
- 形式：
template <class T> void swap(T& a, T& b);
第三个是标准库里的swap，在实现的时候可能会造成三次深拷贝（string使用时），代价太大
前两个的模拟实现：
template <class T>
void swap(T& a, T& b) {
T c(a); // 1. 拷贝构造临时对象 c，存储 a 的值
a = b; // 2. 把 b 的值赋给 a
b = c; // 3. 把临时对象 c（原 a 的值）赋给 b
}
inline void swap(string& a, string& b) {
a.swap(b); // 调用 string 自身的 swap 成员函数
}二 string拷贝构造的传统写法和现代写法
1 传统写法
string::string(const string& s)
{
_str = new char[s._capacity + 1]; // 分配新内存
memcpy(_str, s._str, s._size + 1); // 拷贝字符串（包括'\0'）
_size = s._size; // 同步长度
_capacity = s._capacity; // 同步容量
}2 现代写法
string::string(const string& s)
{
string tmp(s._str); // 先构造临时对象（利用已有的构造逻辑）
swap(tmp); // 与临时对象交换资源（指针、大小、容量）
}代码解析：
（1）
string tmp(s._str); // 构造临时对象 tmp
这里的逻辑是：
- 利用源对象的底层字符串：
s._str是源对象s中存储字符串的字符数组指针（C 风格字符串，以'\0'结尾）。 - 调用
const char*构造函数：string类通常有一个接收const char*类型参数的构造函数（带参构造函数），其作用是根据 C 风格字符串初始化string对象（分配内存、拷贝字符串内容、设置_size和_capacity）。 - 临时对象
tmp的状态：通过s._str构造的tmp，其内部的_str指针指向一块新分配的内存，存储的字符串内容与s._str完全相同，且_size和_capacity也与s一致（因为拷贝了相同的字符串）。
为什么要这一步？
- 复用已有逻辑：
const char*构造函数已经实现了 “根据字符串内容分配内存、拷贝数据、初始化成员变量” 的完整逻辑。通过构造tmp，可以直接复用这部分代码，避免在拷贝构造函数中重复编写相同的逻辑（减少冗余，降低出错风险）。 - 为后续交换做准备：
tmp此时已经是一个与源对象s内容完全一致的 “副本”，接下来只需要通过swap函数，将tmp的资源（新分配的内存、大小、容量）转移给当前正在构造的对象即可。
（2）
string 类的 swap 成员函数的作用是将当前对象（this 指向的对象）与另一个对象的资源进行交换。它的函数原型通常是：
void swap(string& other); // 成员函数，仅需一个参数
- 调用者是当前对象（
*this），参数other是要交换的另一个对象。 - 函数内部通过交换两者的
_str指针、_size、_capacity等成员，完成资源互换。
三 运算符重载（=）的传统写法和现代写法
1 传统写法
string& string::operator=（const string& s)
{
if(*this != &s)
{
char* tmp = new char[s.capacity+1];
memcpy(tmp,s._str,s._szie+1);
detlete[] _str;
_str = tmp;
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
return *this;
}2 现代写法
(1)
string& string::operator=(const string& s)
{
if (this != &s) // 防止自赋值（如 s1 = s1）
{
string tmp(s._str); // 用 s 的 _str 构造临时对象 tmp
swap(tmp); // 交换当前对象与 tmp 的资源
}
return *this;
}(2)
string& string::operator=(string tmp) // 注意：参数是值传递，会先拷贝构造 tmp
{
swap(tmp); // 交换当前对象与 tmp 的资源
return *this;
}
- 逻辑：
- 利用 值传递的特性：调用这个函数时，编译器会自动拷贝一份实参（即要赋值的对象）到
tmp中（这一步是 “拷贝构造”）。- 直接交换当前对象与
tmp的资源，tmp销毁时会带走当前对象原来的旧资源，当前对象则获得tmp拷贝来的新资源。- 这种写法连 “自赋值判断” 都省略了：因为值传递的
tmp是独立拷贝，即使自赋值，交换后也不影响正确性（只是多一次拷贝）。
3 二者使用有什么区别？
传统写法和现代写法的算法效率是一样的，只是现代写法的代码较短，代码写法不同，充分利用了复用，本质上区别不大
四 面试中实现string类
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