【C++】一篇文章带你深入了解string

目录

一. 为什么学习string？

C语言中，字符串是以’\0’结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP的思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能还会越界访问。

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二、 标准库中的string

2.1 string介绍

string的文档介绍

1. 字符串是表示字符序列的类。
2. 标准的字符串类提供了对此类对象的支持，其接口类似于标准字符容器的接口，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。
3. string是使用char(即作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。
4. string类是basic_string模板类的一个实例，它使用char来实例化basic_string模板类，并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数(根于更多的模板信息请参考basic_string)。
5. 注意，这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。

总结：

1. string是表示字符串的字符串类
2. 该类的接口与常规容器的接口基本相同，再添加了一些专门用来操作string的常规操作。
3. string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char, char_traits, allocator>string;
4. 不能操作多字节或者变长字符的序列。

在使用

string

时，必须包含

#include

头文件以及

using namespace std

;

---

2.2 string的常用接口说明

2.2.1 string对象的常见构造

2.2.1.1 string() ---- 无参构造函数

构造空的string对象，即空字符串

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s;
    cout << s <<endl;return0;}

---

2.2.1.2 string(const char* s) ---- 有参构造函数

用C-string来构造string对象

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");
    cout << s << endl;return0;}

---

2.2.1.3 string(size_t n, char c) ---- 有参构造函数

string对象中包含n个字符c

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s(10,'z');
    cout << s << endl;return0;}

---

2.2.1.4 string(const string&s) ---- 拷贝构造函数

拷贝构造函数

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");
    string ss(s);
    cout << s << endl;
    cout << ss << endl;return0;}

---

2.2.2 string对象的容量操作

2.2.2.1 size 函数

返回字符串有效字符长度

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");

    cout << s.size()<< endl;return0;}

---

2.2.2.2 length 函数

返回字符串有效字符长度
size() 与 length() 方法底层实现原理完全相同，
引入 size() 的原因是为了与其他容器的接口保持一致，
一般情况下基本都是用 size()。

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");

    cout << s.length()<< endl;return0;}

---

2.2.2.3 capacity 函数

返回空间总大小

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");

    cout << s.capacity()<< endl;return0;}

---

2.2.2.4 empty 函数

检测字符串释放为空串，是返回true，否则返回false

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s;
    string ss("chineseprson");

    cout << s.empty()<< endl;
    cout << ss.empty()<< endl;return0;}

---

2.2.2.5 clear 函数

清空有效字符
clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");
    cout << s << endl;

    s.clear();
    cout << s << endl;return0;}

---

2.2.2.6 reserve 函数

为字符串预留空间
reserve(size_t res_arg=0)：
为string预留空间，不改变有效元素个数，
当reserve的参数小于string的底层空间总大小时，
reserver不会改变容量小。

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");

    s.reserve(30);
    cout << s << endl;return0;}

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2.2.2.7 resize 函数

resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，
不同的是当字符个数增多时：resize(n)用 '\0' 来填充多出的元素空间，
resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的元素空间。
注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，
可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");
    cout << s << endl;

    s.resize(30,'6');
    cout << s << endl;return0;}

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2.2.3 string对象的访问及遍历操作

2.2.3.1 operator[]

返回pos位置的字符，const string对象调用

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");for(int i =0; i < s.size(); i++){printf("[%d] : %c\n", i, s[i]);}
    cout << endl;return0;}

---

2.2.3.2 迭代器 begin 、end

begin 获取第一个字符的迭代器 
end 获取最后一个字符下一个位置的迭代器

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");
    
    string::iterator it = s.begin();while(it != s.end()){
        cout <<*it <<' ';
        it++;}

    cout << endl;return0;}

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2.2.3.3 迭代器 rbegin 、rend

rbegin 获取最后一个字符的迭代器 
rend 获取第一个字符前一个位置的迭代器

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");

    string::reverse_iterator it = s.rbegin();while(it != s.rend()){
        cout <<*it <<' ';
        it++;}

    cout << endl;return0;}

---

2.2.3.4 范围for

范围for作为C++新出的遍历方法，相对于以前的遍历方式它能够更加简洁的遍历数组、容器等数据结构中的元素。

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");for(auto ch : s){
        cout << ch <<' ';}

    cout << endl;return0;}

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2.2.4. string对象的增删查改

2.2.4.1 push_back 函数

在字符串后面加一个字符

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");

    s.push_back('6');
    cout << s << endl;

    s.push_back('6');
    cout << s << endl;

    s.push_back('6');
    cout << s << endl;return0;}

---

2.2.4.2 operator+=

string& operator+= (const string& str);
operator+= 能够在字符串最后追加一个string对象内的字符串

string& operator+= (const char* s);
string& operator+= (char c);
operator+= 能够在字符串后面加一个字符或者字符串

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");

    s +='6';
    cout << s << endl;

    s +="666666";
    cout << s << endl;

    string ss("牛牛牛");

    s += ss;
    cout << s << endl;return0;}

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2.2.4.3 append 函数

string& append (const string& str);
append 函数能够在字符串最后追加一个string对象内的字符串

string& append (const string& str, size_t subpos, size_t sublen);
append 函数能够在字符串最后追加一个string对象内的字符串的一段字符串

string& append (const char* s);
append 函数能够在字符串最后追加一个string对象内的字符串

string& append (const char* s, size_t n);
append 函数还能够在字符串后面追加字符串的前 n 个

string& append (size_t n, char c);
append 函数能够在字符串后面追加 n 个字符

注意：

append

函数与

operator+=

作用有部分相同
若是单纯在字符串后面追加一个字符或者字符串，更习惯使用

operator+=

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");// 追加n个字符
    s.append(1,'6');
    cout << s << endl;// 追加一个字符串
    s.append("666666");
    cout << s << endl;// 追加一个字符串的前n个
    s.append("888888888",3);

    cout << s << endl;return0;}

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2.2.4.4 insert 函数

string& insert (size_t pos, const string& str);
insert函数能够在字符串任意位置插入一个string容器内的字符串

string& insert (size_t pos, const string& str, size_t subpos, size_t sublen);
insert函数能够在字符串任意位置插入一个string对象内的字符串的一段字符串

string& insert (size_t pos, const char* s);
insert函数能够在字符串一段字符串

string& insert (size_t pos, const char* s, size_t n);
insert 函数还能够在字符串任意位置插入字符串的前 n 个

string& insert (size_t pos, size_t n, char c);
insert 函数还能够在字符串任意位置插入n个字符

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("student");
    string ss("test");// 在第三个位置插入string
    s.insert(1, ss);
    cout << s << endl;// 在最后插入string的一部分
    s.insert(s.size(), ss ,0,2);
    cout << s << endl;// 在第一个位置插入string
    s.insert(0,"666");
    cout << s << endl;// 其他插入方法一样，这里省略return0;}

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2.2.4.5 erase 函数

string& erase (size_t pos = 0, size_t len = npos);
erase 函数能够删除第 n 个位置后面长度为 len 的字符串

如果没有传 len 或是 第 n 个位置后面的字符数小于 len ，则n后面的字符全部删除

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("student");
    
    s.erase(4,2);
    cout << s << endl;

    s.erase(1);
    cout << s << endl;return0;}

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2.2.4.6 npos

npos的值通常是一个很大的正数，等于-1（当作为无符号数解释时）
或等于string::size_type的最大可能值。

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2.2.4.7 c_str 函数

返回C格式字符串

在C++中，printf 是一个C语言函数，它不支持直接打印

std::string

类型的内容。这是因为

printf

是一个可变参数函数，而

std::string

不是基本数据类型，因此需要转换为C风格字符串才能由

printf

输出。

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("chineseprson");printf("%s\n", s);printf("%s\n", s.c_str());return0;}

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2.2.4.8 find 函数

size_t find (const string& str, size_t pos = 0) const;
find 函数能够从第 pos 个位置开始从前往后查找包含 string 对象 str 的字符串的位置

size_t find (const char* s, size_t pos = 0) const;
find 函数能够从第 pos 个位置开始从前往后查找包含字符串 s 的位置

size_t find (char c, size_t pos = 0) const;
find 函数能够从第 pos 个位置开始从前往后查找包含字符 c 的位置

find 函数若是能找到则返回包含需要查找内容第一个字符位置，否则返回 npos。

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("student test");
    string str("student");// 查找 str --> 找得到int pos = s.find(str,0);
    cout <<"str pos : "<< pos << endl;// 查找字符串 --> 找得到
    pos = s.find("test",0);
    cout <<"test pos : "<< pos << endl;// 查找字符串 --> 找不到
    pos = s.find("Test",0);
    cout <<"Test pos : "<< pos << endl;// 查找字符 --> 找得到
    pos = s.find('s',0);
    cout <<"s pos : "<< pos << endl;// 查找字符 --> 找不到
    pos = s.find('a',0);
    cout <<"a pos : "<< pos << endl;return0;}

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2.2.4.9 rfind 函数

size_t rfind (const string& str, size_t pos = npos) const;
find 函数能够从第 pos 个位置开始从后往前查找包含 string 对象 str 的字符串的位置

size_t rfind (const char* s, size_t pos = npos) const;
find 函数能够从第 pos 个位置开始从前往后查找包含字符串 s 的位置

size_t rfind (char c, size_t pos = npos) const;
find 函数能够从第 pos 个位置开始从前往后查找包含字符 c 的位置

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("student test");
    string str("student");// 查找 str --> 找得到int pos = s.rfind(str, s.size()-1);
    cout <<"str pos : "<< pos << endl;// 查找字符串 --> 找得到
    pos = s.rfind("test", s.size()-1);
    cout <<"test pos : "<< pos << endl;// 查找字符串 --> 找不到
    pos = s.rfind("test", s.size()-5);
    cout <<"test pos : "<< pos << endl;// 查找字符串 --> 找不到
    pos = s.rfind("Test", s.size()-1);
    cout <<"Test pos : "<< pos << endl;// 查找字符 --> 找得到
    pos = s.rfind('s', s.size()-1);
    cout <<"s pos : "<< pos << endl;// 查找字符 --> 找不到
    pos = s.rfind('a', s.size()-1);
    cout <<"a pos : "<< pos << endl;return0;}

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2.2.4.10 substr 函数

string substr (size_t pos = 0, size_t len = npos) const;
在字符串中从第pos个位置开始截取len个字符返回

#include<iostream>#include<string>usingnamespace std;intmain(){
    string s("student test");// 在s中从第0个位置开始截取所有字符返回
    string ss = s.substr(0);
    cout << ss << endl;// 在s中从第3个位置开始截取3字符返回
    ss = s.substr(3,3);
    cout << ss << endl;return0;}

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三、string拷贝问题

3.1 经典的string问题

上面已经对string进行了简单的介绍，大家只要能够正常使用即可。在面试中，面试官总喜欢让学生自己来模拟实现string，最主要是实现string的构造、拷贝构造、赋值运算符重载以及析构函数。大家看下以下string的实现是否有问题？

// 为了和标准库区分，此处使用StringclassString{public:/*String()
:_str(new char[1])
{*_str = '\0';}
*///String(const char* str = "\0") 错误示范//String(const char* str = nullptr) 错误示范String(constchar* str =""){// 构造String对象时，如果传递nullptr指针，可以认为程序非if(nullptr== str){assert(false);return;}
        _str =newchar[strlen(str)+1];strcpy(_str, str);}~String(){if(_str){delete[] _str;
            _str =nullptr;}}private:char* _str;};// 测试voidTestString(){
    String s1("hello C++!!!");
    String s2(s1);}

说明：上述String没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载，此时编译器会合成默认的，当用s1构造s2时，编译器会调用默认的拷贝构造。最终导致的问题是，s1、s2共用同一块内存空间，在释放时同一块空间被释放多次而引起程序崩溃，这种拷贝方式，称为浅拷贝

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3.2 浅拷贝

浅拷贝：也称位拷贝，编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源，最后就会导致多个对象共享同一份资源，当一个对象销毁时就会将该资源释放掉，而此时另一些对象不知道该资源已经被释放，以为还有效，所以当继续对资源进项操作时，就会发生发生了访问违规。

可以采用深拷贝解决浅拷贝问题，即：每个对象都有一份独立的资源，不要和其他对象共享。

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3.3 深拷贝

如果一个类中涉及到资源的管理，其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出。一般情
况都是按照深拷贝方式提供。

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3.4 写时拷贝

写时拷贝就是一种拖延症，是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。

引用计数：用来记录资源使用者的个数。在构造时，将资源的计数给成1，每增加一个对象使用该资源，就给计数增加1，当某个对象被销毁时，先给该计数减1，然后再检查是否需要释放资源，如果计数为1，说明该对象时资源的最后一个使用者，将该资源释放；否则就不能释放，因为还有其他对象在使用该资源。

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四、string的模拟实现

4.1 string默认成员函数的实现

#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;namespace aj
{classstring{public:// 这里缺省值给""的原因是空字符串本身就带一个'\0'// 而不是初始化的时候_str为nullptr// 初始化列表的顺序应该与声明相同string(constchar* str =""):_capacity(strlen(str)),_size(_capacity){// 多开一个空间用来存放'\0'
            _str =newchar[_capacity +1];strcpy(_str, str);}// 拷贝构造函数传统写法:/*string(const string& s)
        {
            _capacity = s._capacity;
            _str = new char[_capacity + 1];
            _size = s._size;
            strcpy(_str, s._str);
        }*/// swap函数voidswap(string& s){
            std::swap(_str, s._str);
            std::swap(_capacity, s._capacity);
            std::swap(_size, s._size);}// 拷贝构造函数现代写法:// 构造一个使用s构造string对象tmp// tmp中的内容是this指向的对象所需要的// 将两个对象的指针交换// 即可达到我们的目的string(const string& s):_str(nullptr),_capacity(0),_size(0){
            string tmp(s._str);swap(tmp);}// 赋值重载的传统写法：// 这里的传统写法与上面的拷贝构造的内容几乎相同// 而下面的现代写法复用了拷贝构造// 使得成员函数看起来更加简洁// 赋值重载 传统写法/*string& operator=(const string& s)
        {
            if (this != &s)
            {
                reserve(s._capacity);
                strcpy(_str, s._str);
                _capacity = s._capacity;
                _size = s._size;
            }

            return *this;
        }*/// 赋值重载的现代写法：// 首先判断是否是自己给自己赋值// 若是直接返回自己，否则进行下面的操作// 利用拷贝构造得来tmp// tmp中的数据是我们需要的数据// 而this指向的数据是我们需要改变的// tmp是临时变量，出了作用域会自动销毁// 我们将tmp的内容和this指向的内容交换// 实质上是两个指针的指向变化// 交换后this指向的内容就是我们需要的，返回// 而tmp中的内容是不需要的，出了作用域自动销毁// 赋值重载 现代写法/*string& operator=(const string& s)
        {
            if (this != &s)
            {
                string tmp(s);
                swap(tmp);
            }

            return *this;
        }*/// 拷贝构造函数的现代写法：// 这个现代写法与上面的本质相同// 这个是不判断是否是自己给自己赋值// 而是传值传参时利用拷贝构造直接得来tmp// 其他步骤相同// 赋值重载 现代写法
        string&operator=(string tmp){swap(tmp);return*this;}// 析构函数~string(){delete[] _str;
            _str =nullptr;
            _size = _capacity =0;}private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;};

---

4.2 string 中 c_str 、size 、capacity 和 empty 的实现

#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;#include<string>namespace aj
{classstring{public:voidclear(){
            _str[0]='\0';
            _size =0;}constchar*c_str()const{return _str;}

        size_t size()const{return _size;}

        size_t capacity()const{return _capacity;}boolempty()const{return _size ==0;}private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;};

---

4.3 string 中 resize 和 reverse 的实现

#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;namespace aj
{classstring{public:// 分三种情况 （n为新字符串的长度）//  (1) n <= _size//  (2) n > _size && n <= _capacity//  (3) n > _capacity// 第一种情况为缩短，第二三种情况为增长，// 但第二种情况不需要扩容，第三种情况不需要// 由于resize内部当传入的参数小于_capacity 时不会扩容// 所以将第二三种情况放在一起voidresize(size_t n,char c ='\0'){if(n <= _size){
                _str[n]='\0';
                _size = n;}else{reserve(n);
                _capacity = n;while(_size < n){
                    _str[_size]= c;
                    _size++;}// 到这里 _size = n
                _str[_size]='\0';}}voidreserve(size_t n){if(n > _capacity){// _capacity 记录的是需要存储有效数据的个数// 所以我们这里要多开一个空间用来记录'\0'char* tmp =newchar[n +1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;
                _str = tmp;

                _capacity = n;}}private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;};

---

4.4 string 中 push_back 、append 和 operator+= 的实现

#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;namespace aj
{classstring{public:voidpush_back(char c){if(_size +1> _capacity){// 这里不能盲目的开二倍，因为string可能是空字符串，// _capacity = 0 , 那么这里的二倍就没有意义，继续下面的操作会报错reserve(_capacity ==0?4:2* _capacity);}

            _str[_size]= c;
            _size++;
            _str[_size]='\0';}voidappend(constchar* str){int len =strlen(str);if(_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}strcpy(_str + _size, str);
            _size += len;}
        
        string&operator+=(char c){push_back(c);return*this;}voidreserve(size_t n){if(n > _capacity){// _capacity 记录的是需要存储有效数据的个数// 所以我们这里要多开一个空间用来记录'\0'char* tmp =newchar[n +1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;
                _str = tmp;

                _capacity = n;}}private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;};

---

4.5 string 中 operator[] 的实现

#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;namespace aj
{classstring{public:char&operator[](size_t index){return _str[index];}constchar&operator[](size_t index)const{return _str[index];}private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;};

---

4.6 string 中 迭代器 的实现

#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;namespace aj
{classstring{public:typedefchar* iterator;typedefconstchar* const_iterator;public:
        iterator begin(){return _str;}

        iterator end(){return _str + _size;}

        const_iterator begin()const{return _str;}

        const_iterator end()const{return _str + _size;}private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;};

---

4.7 string 中 operator<< 和 operator>> 的实现

并不是所有的流插入、流提取都需要定义成友元函数，定义成友元函数的目的是为了访问成员的私有，这里不需要访问私有，则不需要定义成友元函数。

#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;namespace aj
{classstring{private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;

    ostream&operator<<(ostream& _cout,const string& s){for(auto ch : s){
            cout << ch;}return _cout;}// 这个版本不好在，没有提前开空间// 即使开空间了，也不知道开多少// 大了浪费，小了又需要很多次扩容//istream& operator>>(istream& _cin, string& s)//{//    // 流插入时需要将string中字符串清除//    s.clear();//    char ch = 0;//    ch = _cin.get();//    while (ch != ' ' && ch != '\n')//    {//        s += ch;//        ch = _cin.get();//    }//    return _cin;//}

    istream&operator>>(istream& _cin, string& s){// 流插入时需要将string中字符串清除
        s.clear();// 定义一个buff数组，作为缓冲char buff[129]={0};char ch =0;
        ch = _cin.get();int i =0;while(ch !=' '&& ch !='\n'){
            buff[i]= ch;
            ch = _cin.get();if(i ==128){
                s += buff;
                i =0;}
            i++;}if(i !=0){
            s += buff;}return _cin;}};

---

4.8 string 中 比较函数 的实现

#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;namespace aj
{classstring{public:booloperator<(const string& s){returnstrcmp(_str, s._str)<0;}booloperator<=(const string& s){return*this== s ||*this< s;}booloperator>(const string& s){return!(*this<= s);}booloperator>=(const string& s){return!(*this< s);}booloperator==(const string& s){returnstrcmp(_str, s._str)==0;}booloperator!=(const string& s){return!(*this== s);}private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;};

---

4.9 string 中 find 的实现

#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;namespace aj
{classstring{public:// 返回c在string中第一次出现的位置

        size_t find(char c, size_t pos =0)const{assert(pos < _size);for(size_t i = pos; i < _size; i++){if(_str[i]== c){return i;}}return npos;}// 返回子串s在string中第一次出现的位置

        size_t find(constchar* s, size_t pos =0)const{assert(pos < _size);char* ret =strstr(_str, s);if(ret ==nullptr){return npos;}return ret - _str;}private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;};

---

4.10 string 中 insert 和 erase 的实现

#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;namespace aj
{classstring{public:
        string&insert(size_t pos,char c){assert(pos <= _size);if(_size +1> _capacity){reserve(_capacity ==0?4:2* _capacity);}// 注意：无符号整形比较是用补码进行比较// 当pos = 0，且 i = -1 时 ， 0并不比-1大// 记得将_size位置上的'\0'也向后移动// 版本一 存在问题/*for (size_t i = _size; pos <= i; i--)
            {
                _str[i + 1] = _str[i];
            }*/// 版本二 将pos转换为有符号整形进行比较/*for (int i = _size; (int)pos <= i; i--)
            {
                _str[i + 1] = _str[i];
            }*/// 版本三 将 i 置为_size 的后面从后往前移动，防止了0与-1的比较for(size_t i = _size +1; pos < i; i--){
                _str[i]= _str[i -1];}

            _str[pos]= c;
            _size++;return*this;}

        string&insert(size_t pos,constchar* str){assert(pos <= _size);int len =strlen(str);if(_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}for(size_t i = _size + len; pos < i; i--){
                _str[i]= _str[i - len];}strncpy(_str + pos, str, len);

            _size += len;return*this;}

        string&erase(size_t pos, size_t len = npos){assert(pos < _size);if(len + pos > _capacity || len == npos){
                _str[pos]='\0';
                _size = pos;}else{
                size_t begin = len + pos;while(begin <= _size){
                    _str[pos]= _str[begin];
                    pos++;
                    begin++;}
                _size -= len;}return*this;}private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;};

---

4.11 string 中 substr 的实现

#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;namespace aj
{classstring{public:
        string substr(size_t pos =0, size_t len = npos)const{assert(pos < _size);
            string tmp;int end = pos + len;if(pos + len > _size || len == npos){
                len = _size - pos;
                end = _size;}// 提前开空间防止扩容
            tmp.reserve(len);for(int i = pos; i < end; i++){
                tmp += _str[i];}return tmp;}private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;};

---

4.12 string 实现汇总及函数测试

#pragmaonce#include<iostream>#include<assert.h>usingnamespace std;#include<string>namespace aj
{classstring{// friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const aj::string& s);// friend istream& operator>>(istream& _cin, aj::string& s);public:typedefchar* iterator;typedefconstchar* const_iterator;public:// 这里缺省值给""的原因是空字符串本身就带一个'\0'// 而不是初始化的时候_str为nullptr// 初始化列表的顺序应该与声明相同string(constchar* str =""):_capacity(strlen(str)),_size(_capacity){// 多开一个空间用来存放'\0'
            _str =newchar[_capacity +1];strcpy(_str, str);}// 拷贝构造函数传统写法:/*string(const string& s)
        {
            _capacity = s._capacity;
            _str = new char[_capacity + 1];
            _size = s._size;
            strcpy(_str, s._str);
        }*/// swap函数voidswap(string& s){
            std::swap(_str, s._str);
            std::swap(_capacity, s._capacity);
            std::swap(_size, s._size);}// 拷贝构造函数现代写法:string(const string& s):_str(nullptr),_capacity(0),_size(0){
            string tmp(s._str);swap(tmp);}// 赋值重载 传统写法/*string& operator=(const string& s)
        {
            if (this != &s)
            {
                reserve(s._capacity);
                strcpy(_str, s._str);
                _capacity = s._capacity;
                _size = s._size;
            }

            return *this;
        }*/// 赋值重载 现代写法/*string& operator=(const string& s)
        {
            if (this != &s)
            {
                string tmp(s);
                swap(tmp);
            }

            return *this;
        }*/// 赋值重载 现代写法
        string&operator=(string tmp){swap(tmp);return*this;}// 析构函数~string(){delete[] _str;
            _str =nullptr;
            _size = _capacity =0;}//// iterator

        iterator begin(){return _str;}

        iterator end(){return _str + _size;}

        const_iterator begin()const{return _str;}

        const_iterator end()const{return _str + _size;}/// modifyvoidpush_back(char c){if(_size +1> _capacity){// 这里不能盲目的开二倍，因为string可能是空字符串，// _capacity = 0 , 那么这里的二倍就没有意义，继续下面的操作会报错reserve(_capacity ==0?4:2* _capacity);}

            _str[_size]= c;
            _size++;
            _str[_size]='\0';}

        string&operator+=(char c){push_back(c);return*this;}// 分为两种情况// (1) 追加后的字符串没有超过_capacity// (2) 追加后的字符串超过_capacity需要扩容voidappend(constchar* str){int len =strlen(str);if(_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}strcpy(_str + _size, str);
            _size += len;}

        string&operator+=(constchar* str){append(str);return*this;}voidclear(){
            _str[0]='\0';
            _size =0;}voidswap(string& s){
            std::swap(_str, s._str);
            std::swap(_capacity, s._capacity);
            std::swap(_size, s._size);}constchar*c_str()const{return _str;}/// capacity

        size_t size()const{return _size;}

        size_t capacity()const{return _capacity;}boolempty()const{return _size ==0;}// 分三种情况 （n为新字符串的长度）// （1）n <= _size//  (2) n > _size && n <= _capacity//  (3) n > _capacity// 第一种情况为缩短，第二三种情况为增长，// 但第二种情况不需要扩容，第三种情况不需要// 由于reserve内部当传入的参数小于_capacity 时不会扩容// 所以将第二三种情况放在一起voidresize(size_t n,char c ='\0'){if(n <= _size){
                _str[n]='\0';
                _size = n;}else{reserve(n);
                _capacity = n;while(_size < n){
                    _str[_size]= c;
                    _size++;}// 到这里 _size = n
                _str[_size]='\0';}}voidreserve(size_t n){if(n > _capacity){// _capacity 记录的是需要存储有效数据的个数// 所以我们这里要多开一个空间用来记录'\0'char* tmp =newchar[n +1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;
                _str = tmp;

                _capacity = n;}}/// accesschar&operator[](size_t index){return _str[index];}constchar&operator[](size_t index)const{return _str[index];}///relational operatorsbooloperator<(const string& s){returnstrcmp(_str, s._str)<0;}booloperator<=(const string& s){return*this== s ||*this< s;}booloperator>(const string& s){return!(*this<= s);}booloperator>=(const string& s){return!(*this< s);}booloperator==(const string& s){returnstrcmp(_str, s._str)==0;}booloperator!=(const string& s){return!(*this== s);}// 返回c在string中第一次出现的位置

        size_t find(char c, size_t pos =0)const{assert(pos < _size);for(size_t i = pos; i < _size; i++){if(_str[i]== c){return i;}}return npos;}// 返回子串s在string中第一次出现的位置

        size_t find(constchar* s, size_t pos =0)const{assert(pos < _size);char* ret =strstr(_str, s);if(ret ==nullptr){return npos;}return ret - _str;}

        string substr(size_t pos =0, size_t len = npos)const{assert(pos < _size);
            string tmp;int end = pos + len;if(pos + len > _size || len == npos){
                len = _size - pos;
                end = _size;}// 提前开空间防止扩容
            tmp.reserve(len);for(int i = pos; i < end; i++){
                tmp += _str[i];}return tmp;}

        string&insert(size_t pos,char c){assert(pos <= _size);if(_size +1> _capacity){reserve(_capacity ==0?4:2* _capacity);}// 注意：无符号整形比较是用补码进行比较// 当pos = 0，且 i = -1 时 ， 0并不比-1大// 记得将_size位置上的'\0'也向后移动// 版本一 存在问题/*for (size_t i = _size; pos <= i; i--)
            {
                _str[i + 1] = _str[i];
            }*/// 版本二 将pos转换为有符号整形进行比较/*for (int i = _size; (int)pos <= i; i--)
            {
                _str[i + 1] = _str[i];
            }*/// 版本三 将 i 置为_size 的后面从后往前移动，防止了0与-1的比较for(size_t i = _size +1; pos < i; i--){
                _str[i]= _str[i -1];}

            _str[pos]= c;
            _size++;return*this;}

        string&insert(size_t pos,constchar* str){assert(pos <= _size);int len =strlen(str);if(_size + len > _capacity){reserve(_size + len);}for(size_t i = _size + len; pos < i; i--){
                _str[i]= _str[i - len];}strncpy(_str + pos, str, len);
            
            _size+=len;return*this;}

        string&erase(size_t pos, size_t len = npos){assert(pos < _size);if(len + pos > _capacity || len == npos){
                _str[pos]='\0';
                _size = pos;}else{
                size_t begin = len + pos;while(begin <= _size){
                    _str[pos]= _str[begin];
                    pos++;
                    begin++;}
                _size -= len;}return*this;}private:char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;conststatic size_t npos;};const size_t string::npos =-1;

    ostream&operator<<(ostream& _cout,const string& s){for(auto ch : s){
            cout << ch;}return _cout;}//istream& operator>>(istream& _cin, string& s)//{//    // 流插入时需要将string中字符串清除//    s.clear();//    char ch = 0;//    ch = _cin.get();//    while (ch != ' ' && ch != '\n')//    {//        s += ch;//        ch = _cin.get();//    }//    return _cin;//}

    istream&operator>>(istream& _cin, string& s){// 流插入时需要将string中字符串清除
        s.clear();char buff[129]={0};char ch =0;
        ch = _cin.get();int i =0;while(ch !=' '&& ch !='\n'){
            buff[i]= ch;
            ch = _cin.get();if(i ==128){
                s += buff;
                i =0;}
            i++;}if(i !=0){
            s += buff;}return _cin;}// 测试c_str size capacity resize emptyvoidtest_string1(){
        string s("chineseperson");
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << s.empty()<< endl;
        cout << endl;

        s.resize(20,'c');
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        s.clear();
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        string s1;
        cout << s1.c_str()<< endl;
        cout << s1.size()<< endl;
        cout << s1.capacity()<< endl;
        cout << s1.empty()<< endl;
        cout << endl;}// 测试 push_back appendvoidtest_string2(){
        string s("chineseperson");
        s.push_back('6');
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout <<  endl;

        s.append(" hellolllllllllll");
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        string s1;
        s1.push_back('6');

        cout << s1.c_str()<< endl;
        cout << s1.size()<< endl;
        cout << s1.capacity()<< endl;
        cout << endl;}// 测试 +=  operator[]voidtest_string3(){
        string s("chineseperson");
        s +='6';
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        s +=" hellolllllllllll";
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        string s1;
        s1 +='6';

        cout << s1.c_str()<< endl;
        cout << s1.size()<< endl;
        cout << s1.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        s1[0]++;
        cout << s1.c_str()<< endl;
        cout << s1.size()<< endl;
        cout << s1.capacity()<< endl;
        cout << endl;}// 测试 迭代器 和 范围forvoidtest_string4(){
        string s("chineseperson");
        string::iterator it = s.begin();while(it != s.end()){
            cout <<*it <<' ';
            it++;}
        cout << endl;for(auto ch : s){
            cout <<ch <<' ';}}// 测试流插入流提取voidtest_string5(){
        string s;
        cin >> s;
        cout << s << endl;}// 测试拷贝构造 ， 赋值voidtest_string6(){
        string s("chineseperson");
        string s1(s);
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        cout << s1.c_str()<< endl;
        cout << s1.size()<< endl;
        cout << s1.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        string s2("hello");
        cout << s2.c_str()<< endl;
        cout << s2.size()<< endl;
        cout << s2.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        s2 = s;
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;}// 测试string比较voidtest_string7(){
        string s("chineseperson");
        string s1(s);
        s1[0]++;
        cout <<(s < s1)<< endl;
        cout <<(s <= s1)<< endl;
        cout <<(s > s1)<< endl;
        cout <<(s >= s1)<< endl;
        cout <<(s != s1)<< endl;
        cout <<(s == s1)<< endl;}// 测试 findvoidtest_string8(){
        string s("chineseperson");
        cout << s.find('n')<< endl;
        cout << s.find('n',10)<< endl;
        cout << s.find('a')<< endl;

        cout << endl;
        cout << s.find("esepe")<< endl;}// 测试insert erasevoidtest_string9(){
        string s("chineseperson");
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        s.insert(0,'6');
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        s.insert(s.size(),'6');
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        string s1(s);
        s.insert(0,"hello ");
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        s.insert(s.size()," Yeah Yeah Yeah !!");
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        string s2(s);
        cout << s2.c_str()<< endl;
        cout << s2.size()<< endl;
        cout << s2.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        s2.erase(0,2);
        cout << s2.c_str()<< endl;
        cout << s2.size()<< endl;
        cout << s2.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        s2.erase(15);
        cout << s2.c_str()<< endl;
        cout << s2.size()<< endl;
        cout << s2.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        s2.erase(5);
        cout << s2.c_str()<< endl;
        cout << s2.size()<< endl;
        cout << s2.capacity()<< endl;
        cout << endl;}// 测试 substrvoidtest_string10(){
        string s("chineseperson");
        cout << s.c_str()<< endl;
        cout << s.size()<< endl;
        cout << s.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        string s1 = s.substr(2,5);
        cout << s1.c_str()<< endl;
        cout << s1.size()<< endl;
        cout << s1.capacity()<< endl;
        cout << endl;

        string s2 = s.substr(2);
        cout << s2.c_str()<< endl;
        cout << s2.size()<< endl;
        cout << s2.capacity()<< endl;
        cout << endl;
        

        string tmp("https://legacy.cplusplus.com/reference/string/string/substr/");int i1 = tmp.find(':',0);
        string ret1 = tmp.substr(0, i1);
        cout << ret1.c_str()<< endl;int i2 = tmp.find('/', i1 +3);
        string ret2 = tmp.substr(i1 +3, i2);
        cout << ret2.c_str()<< endl;

        string ret3 = tmp.substr(i2);
        cout << ret3.c_str()<< endl;}};

结尾

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