代码分析c++中string类

一：回顾

（1）c++中的string类是在面试中和笔试中经常考的题目； 工程代码免费下载 string类的自行实现

（2）c++中的string类和fstream类合起来是处理外部数据的利器；

（3）string类经常用到find find_first_of find_first_not_of find_last_of find_last_not_of substr replace等，以及联合使用来达到java中的split和trim

(4) 使用friend 仅仅是在类中进行声明的非内部 却可以访问内部成员的外部函数，而且在外部不再需要friend关键字；它与成员函数的区别是，friend和外部函数不含有this对象指针；本文用到了const 定义的全局最大值最小值变量（代替#define）

(5) 有些函数返回的是MyString& 、Char& 等(引用)，MyString、Char 等（传值）这得看你返回的对象是函数的局部变量还是全局变量（或者类当前对象成员变量）；前者只能返回一个MyString、Char 等；后者强烈建议返回MyString& 、Char& 等(引用)；

（6）有些函数的参数是const MyString& ,有些是MyString& (引用)；这是为什么？前者是把外部值传提到子函数内部，且不允许改变；后者是作为函数的返回值传递进去的，返回的结果为函数的处理结果（而不用函数自身返回值了）。

二：下面是简单的实现了一下string类，参照的是STL源码，但是自己理解的还是不够深，难免有一些错误，请各位指教

（1）MyString.h文件

#ifndef MYSTRING_H
#define MYSTRING_H
#include "MyExcept.h"
#include <cstring>
#include <iostream>
const int INI_MAX = 0x7fffffff;//2^32npos
const int INI_MIN = 0x80000000;// -2^32
const int npos = 0xffffffff;// npos
using namespace std;

class MyString
{
  public:
  // constructor
  MyString();//
  MyString(const MyString &);//
  MyString(const char *);
  MyString(const size_t,const char);
  // destructor
  ~MyString();
  // attributes

  size_t length();// 字符串长度
  bool isEmpty();// 返回字符串是否为空
  const char* c_str();// 返回c风格的trr的指针
  // friend funs
  // read writer operations
  friend ostream& operator<< (ostream&, const MyString&);
  friend istream& operator>> (istream&, MyString&);
  //add operation
  friend MyString operator+(const MyString&,const MyString&);
  // compare operations
  friend bool operator==(const MyString&,const MyString&);
  friend bool operator!=(const MyString&,const MyString&);
  friend bool operator<(const MyString&,const MyString&);
  friend bool operator<=(const MyString&,const MyString&);
  friend bool operator>(const MyString&,const MyString&);
  friend bool operator>=(const MyString&,const MyString&);
  // 成员函数实现运算符重载,其实一般需要返回自身对象的，成员函数运算符重载会好一些
  // index operation
  char& operator[](const size_t);
  const char& operator[](const size_t)const;
  // =
  MyString& operator=(const MyString&);
  // +=
  MyString& operator+=(const MyString&);
  // +=
  //MyString operator+=(const MyString&); cannot be overloaded
  // 成员操作函数
  // substr
  MyString substr(size_t pos,const size_t n);
  // append
  MyString& append(const MyString&);
  //insert
  MyString& insert(size_t,const MyString&);
  //assign 替换
  MyString& assign(MyString&,size_t,size_t);
  // erase 删除
  MyString& erase(size_t,size_t);
  //find_first_of 查找某一个字符 size_t 是非符号数的,重载
  // 查找在字符串中第一个与str中的某个字符匹配的字符，返回它的位置。
  //搜索从index开始，如果没找到就返回string::npos
  int find_first_of(const char* str,size_t index=0);
  int find_first_of(const char ch,size_t index=0);
  int find_first_of(const MyString &,size_t index=0);
  // 在字符串中查找第一个与str中的字符都不匹配的字符，返回它的位置。搜索从index开始。如果没找到就返回string::nops
  int find_first_not_of(const char* str,size_t index=0);
  int find_first_not_of(const char ch,size_t index=0);
  int find_first_not_of(const MyString&,size_t index=0);
  // swap
  void swap(MyString& lhs,MyString& rhs);
  // replace_all
  MyString& replace_all(const char oldc,const char newc=NULL);
  MyString& replace(size_t index,size_t num1,size_t num2,const char ch);
  //find
  int find(const char* str,size_t index=0);
  int find(const MyString& str,size_t index=0);
  int find(const char ch,size_t index=0);

  //private
  private:
  char *p_str;
  size_t strLength;
};
#endif // MYSTRING_H

（2）MyString.cpp文件

#include "MyString.h"
#include <cassert>

// constructor
  MyString::MyString():p_str(NULL),strLength(0){}

  MyString::MyString(const MyString &str)//
  {
    if(NULL == str.p_str)
    {
      return;
    }
    strLength = str.strLength;
    p_str = new char[strLength+1];
    strcpy(p_str,str.p_str);
  }
  MyString::MyString(const char *str)
  {
    if(NULL == str)
    {
      return;
    }
    strLength = strlen(str);
    p_str = new char[strLength+1];
    strcpy(p_str,str);
  }
  MyString::MyString(const size_t len,const char ch)
  {
    if(NULL == ch)
    {
      return;
    }
    strLength = len;
    p_str = new char[strLength+1];
    for(size_t i=0;i<strLength;i++)
    {
      p_str[i] = ch;
    }
    p_str[strLength] = '\0';// 因为strset以'\0'结束的
    cout << p_str << " &&" << endl;
    //strset(p_str,ch);
    //cout << p_str[0] << ",,,"<<strlen(p_str) << "," << strLength << endl;
  }
  // destructor
  MyString::~MyString()
  {
    delete[] p_str;
  }

  // attributes
  size_t MyString::length()// 字符串长度
  {
    return strLength;
  }
  bool MyString::isEmpty()// 返回字符串是否为空
  {
    return strLength==0?true:false;
  }
  const char* MyString::c_str()
  {
    return p_str;
  }
  // 为什么不是引用呢？？？ friend 使用在类里面进行声明的，外面就不需要了，而且友元函数不属于类的成员函数，所以不用MyString：：
  // ostream
  ostream& operator<< (ostream& out,const MyString &str)
  {
    if(str.p_str != NULL)
    {
      out << str.p_str;
    }
    return out;
  }
  // istream,一个是const另一个不是，根据变还是不变
  istream& operator>> (istream& in, MyString& str)
  {
    char tmp[100];// 临时字符串
    if(in>>tmp)
    {
      delete[] str.p_str;
      str.strLength = strlen(tmp);
      str.p_str = new char[str.strLength+1];
      strcpy(str.p_str,tmp);
    }
    return in;
  }
  // + 加
  MyString operator+(const MyString& lhs,const MyString& rhs)
  {
    MyString ret;
    ret.strLength = lhs.strLength + rhs.strLength;
    ret.p_str = new char[ret.strLength+1];
    strcpy(ret.p_str,lhs.p_str);
    strcat(ret.p_str,rhs.p_str);
    return ret;
  }
  // compare operations
  bool operator==(const MyString& lhs,const MyString& rhs)
  {
    return strcmp(lhs.p_str,rhs.p_str)==0?true:false;
  }
  bool operator!=(const MyString& lhs,const MyString& rhs)
  {
    return strcmp(lhs.p_str,rhs.p_str)!=0?true:false;
  }
  bool operator<(const MyString& lhs,const MyString& rhs)
  {
    return strcmp(lhs.p_str,rhs.p_str)<0?true:false;
  }
  bool operator<=(const MyString& lhs,const MyString& rhs)
  {
    return strcmp(lhs.p_str,rhs.p_str)<=0?true:false;
  }
  bool operator>(const MyString& lhs,const MyString& rhs)
  {
    return strcmp(lhs.p_str,rhs.p_str)>0?true:false;
  }
  bool operator>=(const MyString& lhs,const MyString& rhs)
  {
    return strcmp(lhs.p_str,rhs.p_str)>=0?true:false;
  }
  // 成员函数实现运算符重载
  // index operation
  char& MyString::operator[](const size_t index)
  {
    if(index<0 || index>=strLength)
    {
      throw Outofbond() ;
    }
    return p_str[index];
  }
  const char& MyString::operator[](const size_t index)const
  {
    if(index<0 || index>=strLength)
    {
      throw Outofbond();
    }
    return p_str[index];
  }
   // = 赋值构造函数（判断是否是自身） 为什么要这样删除呢？
  MyString& MyString::operator=(const MyString& other)
  {
    if(this != &other)
    {
      if(strLength<other.strLength)
      {
        delete[] p_str;
        p_str = new char[other.strLength+1];
      }
      strLength = other.strLength;
      strcpy(p_str,other.p_str);
    }// 这样可能会产生多余的未释放的空间
    return *this;
  }
  // += 相当于返回的是备份的，内部对象的销毁，不影响的 和 下面的完全不一样的
//  MyString MyString::operator+=(const MyString& other)
//  {
//    if(NULL == other.p_str)
//    {
//      return *this;
//    }
//    MyString ret;
//    ret.strLength = strLength + other.strLength;
//    ret.p_str = new char[ret.strLength+1];
//    strcpy(ret.p_str,p_str);
//    strcat(ret.p_str,other.p_str);
//    return ret;
//  }
  // 返回的是当前对象的引用，当前对象就在调用函数里，所以不会销毁的
  // 判断一下是否是自身相加
  MyString& MyString::operator+=(const MyString& other)
  {
    if(NULL == other.p_str)
    {
      return *this;
    }
    if(this == &other)
    {
      MyString copy(*this);
      return *this += copy;
    }// 必须判断是否相等的，而且要+=的，这样相当于调用了自身，但是这次直接下面去了，不进入if的
    strLength += other.strLength;
    //strLength *= 2;
    char *p_old = p_str;
    p_str = new char[strLength+1];
    strcpy(p_str,p_old);
    strcat(p_str,other.p_str);
    delete[] p_old;// 删除旧的空间
    return *this;
  }
  // 成员操作函数
  // substr 返回应用是不行的，错误的；取从pos开始的n个字符组成的子串
  //MyString& MyString::substr(size_t pos,const size_t n)
  MyString MyString::substr(size_t pos,const size_t n)
  {
    if((pos+n)>=strLength)
    {
      throw Outofbond();
    }
    MyString ret;
    ret.strLength = n;
    //ret.p_str = new char[n+1];
    ret.p_str = new char[ret.strLength+1]; //也可以
    for(size_t i=0;i<n;i++)
    {
      ret.p_str[i] = p_str[pos+i];
    }
    ret.p_str[n] = '\0';
//    for(size_t i=0;i<ret.strLength;i++)
//    {
//      ret[i] = (*this)[pos+i];
//      cout << ret[i] << ",,";
//    }// 也行的，利用刚刚重载的【】,这样更好，不用再次判断越界了,不知道为什么，报错误的
//    ret[ret.strLength] = '\0';
    return ret;
  }
  // append 同 += 追加到末尾
  MyString& MyString::append(const MyString& other)
  {
    *this += other;// 利用刚刚那重载的+=
    return *this;
  }
  //insert 从pos开始的插入other
  MyString& MyString::insert(size_t pos,const MyString& other)
  {
    if(pos<0 || pos>=strLength)
    {
      throw Outofbond();
    }
    char *p_old = p_str;
    strLength += other.strLength;
    p_str = new char[strLength+1];
    for(size_t i=0;i<pos;i++)
    {
      *(p_str+i) = *(p_old+i);
    }
    for(size_t i=pos;i<other.strLength+pos;i++)
    {
      *(p_str+i) = other.p_str[i-pos];
    }
    for(size_t i=other.strLength+pos;i<strLength;i++)
    {
      *(p_str+i) = p_old[i-other.strLength];
    }
    *(p_str+strLength) = '\0';
    return *this;
  }
  //assign 替换 用other的POS开始的n对应替换this的pos开始的
  MyString& MyString::assign(MyString&other,size_t pos,size_t n)
  {
//    if(pos<0 || pos>=strLength)
//    {
//      throw Outofbond();
//    }
    assert(pos>0 && pos<strLength);// assert 的好处
    assert(pos+n<other.strLength);
    if(strLength < pos + n)
    {
      char *p_old = p_str;
      strLength = pos + n;
      p_str = new char[strLength+1];
      for(size_t i=0;i<pos;i++)
      {
        *(p_str+i) = *(p_old+i);
      }
      delete[] p_old;
    }
    for(size_t i=pos;i<pos+n;i++)
    {
      *(p_str+i) = other.p_str[i];
    }
    *(p_str+pos+n) = '\0';
    return *this;
  }
  // erase 删除 这个方法并不是很好的，并没有释放所erase的空间,请看下面的
//  MyString& MyString::erase(size_t pos,size_t n)
//  {
//    if((pos+n)>strLength)
//    {
//      throw Outofbond();
//    }
//    size_t index = pos + n;
//    while(*(p_str+index)!='\0')
//    {
//      *(p_str+index-n) = *(p_str+index);
//      ++index;
//    }
//    *(p_str+index-n) = '\0';
//    return *this;
//  }
  // erase 删除 从pos开始的n个字符
  MyString& MyString::erase(size_t pos,size_t n)
  {
    if((pos+n)>strLength)
    {
      throw Outofbond();
    }
    char *p_old = p_str;
    strLength -= n;
    p_str = new char[strLength+1];
    for(size_t i=0;i<pos;i++)
    {
      p_str[i] = p_old[i];
    }
    for(size_t i=pos;i<strLength;i++)
    {
      p_str[i] = p_old[i+n];
    }
    *(p_str+strLength) = '\0';
    return *this;
  }
  //find_first_of 查找某一个字符 size_t 是非符号数的
  // 查找在字符串中第一个与str中的某个字符匹配的字符，返回它的位置。
  //搜索从index开始，如果没找到就返回string::npos
  int MyString::find_first_of(const char* str,size_t index)
  {
    if(NULL == str || index >=strLength)
      return npos;
    int tmp_len = strlen(str),j;
    size_t flag,min_index = INI_MAX;
    for(j=0;j<tmp_len;j++)
    {
      flag = npos;
      for(size_t i=index;i<strLength;i++)
      {
        if(str[j] == p_str[i])
        {
          flag = i;
          break;
        }
      }
//      indexs[j] = flag;
      if(flag != npos)
      {
        min_index = min_index<flag?min_index:flag;
      }
    }
//    for(j=0;j<tmp_len;j++)
//    {
//      if(indexs[j]!=npos)
//        min = min<indexs[j]?min:indexs[j];
//    }
    if(min_index == INI_MAX)
    {
      return npos;
//      min_index = npos;
//      cout << "---npos----" << min_index << ",,,,";
    }
    return min_index;
  }
  int MyString::find_first_of(const char ch,size_t index)
  {
    if(NULL == ch || index >=strLength)
      return npos;
    int j;
    size_t flag = npos;
    for(size_t i=index;i<strLength;i++)
    {
      if(ch == p_str[i])
      {
        flag = i;
        break;
      }
    }
    return flag;
  }
  int MyString::find_first_of(const MyString& str,size_t index)
  {
    if(NULL == str || index >=strLength)
      return npos;
    int j;
    size_t flag,min_index = INI_MAX;
    for(j=0;j<str.strLength;j++)
    {
      flag = npos;
      for(size_t i=index;i<strLength;i++)
      {
        if(str[j] == p_str[i])
        {
          flag = i;
          break;
        }
      }
      if(flag != npos)
      {
        min_index = min_index<flag?min_index:flag;
      }
    }
    if(min_index == INI_MAX)
    {
      return npos;
    }
    return min_index;
  }
  // 在字符串中查找第一个与str中的字符都不匹配的字符，返回它的位置。
  //搜索从index开始。如果没找到就返回string::nops O(N^2)
  int MyString::find_first_not_of(const char *str,size_t index)
  {
    if(NULL == str || index >=strLength)
      return npos;
    size_t i=0,j=0;
    size_t tmp_len = strlen(str);
    for(i=index;i<strLength;i++)
    {
      for(;j<tmp_len;j++)
      {
        if(p_str[i]==str[j])
          break;
      }
      if(j==tmp_len)
        break;// 根据跳出的内层for的条件判断，找到即结束循环
    }
    if(i==strLength)
      return npos;// 未找到，// 根据跳出的内层for的条件判断，找到即结束循环
    return i;
  }
  int MyString::find_first_not_of(const MyString& str,size_t index)
  {
    if(NULL == str || index >=strLength)
      return npos;
    size_t i=0,j=0;
    for(i=index;i<strLength;i++)
    {
      for(;j<str.strLength;j++)
      {
        if(p_str[i]==str[j])
          break;// 如果相等 本轮i就无效了，进行下一轮
      }
      if(j==str.strLength)
        break;// 根据跳出的内层for的条件判断，找到即结束循环
    }
    if(i==strLength)
      return npos;// 未找到，// 根据跳出的内层for的条件判断，找到即结束循环
    return i;
  }
  int MyString::find_first_not_of(const char ch,size_t index)
  {
    if(NULL == ch || index >=strLength)
      return npos;
    size_t i=0;
    for(i=index;i<strLength;i++)
    {
      if(p_str[i]!=ch)// 跟上面的略微不同，找一个不等就可以了
        break;
    }
    if(i==strLength)
      return npos;// 未找到，// 根据跳出的内层for的条件判断，找到即结束循环
    return i;
  }
  // swap 都得变得，所以非const
  void MyString::swap(MyString& lhs,MyString& rhs)
  {
    lhs.strLength ^= rhs.strLength;
    rhs.strLength ^= lhs.strLength;
    lhs.strLength ^= rhs.strLength;
    char *p_tmp = rhs.p_str;
    rhs.p_str = lhs.p_str;
    lhs.p_str = p_tmp;
  }
  // replace_all 这个东西还是不太好弄的啊，不是很理想
  MyString& MyString::replace_all(const char oldc,const char newc)
  {
    if(NULL == oldc)
    {
      return *(this);
    }
    for(size_t i=0;i<strLength;i++)
    {
      if(p_str[i] == oldc)
      {
        p_str[i] = newc;
      }
    }
    return *(this);
  }
  MyString& MyString::replace(size_t index,size_t num1,size_t num2,const char ch)
  {

  }
  // find 函数
  int MyString::find(const char* str,size_t index)
  {
    assert(str!=NULL&&index<strLength);
    // kmp 中的getnext函数
    size_t len = strlen(str);
    size_t next[len+1];
    size_t j,k;
    next[0] = npos;
    j = 0;
    k = npos;
    while(j<len)
    {
      if(k==npos || str[j]==str[k])
      {
        j++;
        k++;
        next[j] = k;
      }
      else
        k = next[k];
    }
    // kmp 算法
    k = index;
    j = 0;
    while(p_str[k]!='\0')
    {
      if(j==0 || p_str[k]==str[j])
      {
        k++;
        j++;
      }
      else
      {
        j = next[j];// 消除指针回溯
      }
      if(str[j] == '\0')//匹配成功
        return k-j;
    }
    return npos;
  }
  int MyString::find(const MyString& str,size_t index)
  {
//    if(this == &str)
//    {
//      MyString other(*this);
//      find(other,index);
//    }
    assert(NULL!=str && index<strLength);
    // kmp 中的getnext函数

    size_t next[str.strLength+2];
    size_t j,k;
    next[0] = npos;
    j = 0;
    k = npos;
    while(j<str.strLength)
    {
      if(k==npos || str.p_str[j]==str.p_str[k])
      {
        j++;
        k++;
        next[j] = k;
      }
      else
        k = next[k];
    }
    int i;
    for(i=1;i<=j;i++)
      cout << next[i] << ",";
    // kmp 算法
    k = index;
    j = 0;
    while(p_str[k]!='\0')
    {
      if(j==0 || p_str[k]==str.p_str[j])
      {
        k++;
        j++;
      }
      else
      {
        j = next[j];// 消除指针回溯
      }
      if(str.p_str[j] == '\0')//匹配成功,不知道为什么调用自身的str[]重载总是报错的
        return k-j;
    }
    if(str.p_str[j] == '\0')// 同一个字符串
      return k-j;
    return npos;
  }
  int MyString::find(const char ch,size_t index)
  {
    assert(NULL!=ch && index<strLength);
    for(size_t i=index;i<strLength;i++)
    {
      if(p_str[i] == ch)
        return i;
    }
    return npos;
  }

（3）测试函数main.cpp

#include "MyString.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
  int n;
  int choose = 1;
  int p,l;
  char cs[100];
  MyString s1;
  MyString s2("hello");
  MyString s3 = "HELLO";
  cout << "***** welcome *****\n";
  cout << "******* MADE BY zyp **********\n";
  cout << "s1= " << s1 << "s2= " << s2 << "s3= " << s3 << endl;
  cout << "请输入一个长度小于100的字符串：例如world\n";
  cin >> s1;
  s1 = s1;
  //s1 = s1+s1;
  s1 += s1;
  MyString s4(s1);
  s4.append(s1);
  s2.insert(2,s3);
  s1.erase(4,4);
  s1.assign(s2,1,7);
  cout << "s1= " << s1 << "s2= " << s2 << "s3= " << s3 << "s4= " << s4 << endl;
  s2 = s4.substr(2,7);
  cout << "s4[3]= " << s4[3] << s4.length() << (s1>=s2) << "s4.substr() " << s2 << endl;
  cout << "s1.find_first_of(beLE,2)：" << s1.find_first_of("beLE",2) << ",s1.find_first_of(a,3):" << s1.find_first_of('a',3) << ",s1.find_first_of(s3,2):" << s1.find_first_of(s3,2) << endl;
  MyString s5(5,'b');
  s5 += s5;
  //s5.append(s5);// 不知道为什就是不能append
  cout << "s5 = " << s5 << "s5.find_first_not_of(aeHLEOl,2)：" << s5.find_first_not_of("aeHLEOl",2) << "s5.find_first_not_of(aeHLEOl,0)：" << s5.find_first_not_of("aeHLEOl") << endl;
  cout << "s5.find_first_not_of(s1,2)：" << s5.find_first_not_of(s1,2) << "s5.find_first_not_of(b,2)：" << s5.find_first_not_of('b',2) << endl;
  swap(s1,s5);
  s5.replace_all('a','J');
  MyString s6("LLO");
  cout << s1 << "," << s5 << "s5.find(LLO,0) " << s5.find("LLO",0) << "s5.find(s6,0) " << s5.find(s5) << endl;
  cout << npos << endl;
  return 0;
}

三：感悟

（1）耗时将近2天的实现了它，自己与其从中学到了很多，倒不如说是重新认识了string类；

（2）自己知道这个简单的string类，距离string源代码还差的很远很远；但是它帮助我更好的理解了string类，至少会简单的应用了。

（3）简单的实现了一下string类，参照的是STL源码，但是自己理解的还是不够深，难免有一些错误，请各位指教，万分感谢！

（4）下一步进军list

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