C++ --＞ string类模拟实现（附源码）

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电视猫时间： 2024-08-22 16:01:55

C++ 字符串类模拟实现

引言

C++ 的 std::string 类为我们提供了强大的字符串操作功能，但了解其底层实现原理有助于我们更深入地理解字符串在内存中的存储方式以及各种操作的实现细节。本文将通过代码示例，详细讲解如何模拟实现一个简单的字符串类。

设计与实现

1. 数据成员

字符数组: 用于存储字符串的实际字符。
容量: 当前分配的字符数组大小。
长度: 当前字符串的实际字符个数。

2. 构造函数

默认构造函数: 初始化为空字符串。
拷贝构造函数: 深拷贝，避免浅拷贝导致的问题。
赋值运算符重载: 实现深拷贝赋值。

3. 成员函数

访问元素: 通过下标访问字符。
获取长度: 返回字符串长度。
查找子串: 实现 find 函数。
拼接字符串: 实现 append 函数。
比较字符串: 重载比较运算符。
输出字符串: 重载输出流运算符。

代码实现

C++

#include <iostream>

class MyString {
public:
    MyString(const char* str = "") {
        // 构造函数，初始化字符串
        size_ = strlen(str);
        capacity_ = size_ + 1;
        str_ = new char[capacity_];
        strcpy(str_, str);
    }

    MyString(const MyString& other) {
        // 拷贝构造函数，深拷贝
        size_ = other.size_;
        capacity_ = other.capacity_;
        str_ = new char[capacity_];
        strcpy(str_, other.str_);
    }

    ~MyString() {
        delete[] str_;
    }

    char& operator[](int index) {
        return str_[index];
    }

    const char& operator[](int index) const {
        return str_[index];
    }

    int size() const {
        return size_;
    }

    // ... 其他成员函数

private:
    char* str_;
    int size_;
    int capacity_;
};

核心功能实现

内存管理: 使用 new 和 delete 动态分配和释放内存。
深拷贝: 在拷贝构造函数和赋值运算符重载中，确保创建新的字符数组，避免多个对象共享同一块内存。
字符串操作: 实现各种字符串操作函数，如查找、拼接、比较等。

注意事项

内存泄漏: 记得在析构函数中释放动态分配的内存。
边界检查: 访问字符串元素时，需要进行边界检查，防止越界访问。
效率优化: 可以通过预分配更大的内存空间来减少频繁的内存分配和拷贝。
异常处理: 可以添加异常处理机制，提高程序的健壮性。

完整示例

C++

#include <iostream>

// ... MyString 类定义

int main() {
    MyString s1("hello");
    MyString s2 = s1; // 拷贝构造
    s2[0] = 'H';

    std::cout << s1 << std::endl; // 输出 hello
    std::cout << s2 << std::endl; // 输出 Hello

    return 0;
}