C++初阶-string类的模拟实现1

1.模拟实现string类的原因

在面试中，面试官总喜欢让学生自己来模拟实现string类，最主要是实现string类的构造、拷贝构造、赋值运算符重载以及析构函数。而且我们之后需要用到string类的地方还是比较多的，所以这里就相当于更加深入的了解它如何实现的了，总之是有益无害的！

2.string类模拟实现注意的点

在模拟实现时，我们需要学习一部分底层，只是把比较重要的函数实现了其他不重要的函数就不做过多讲解了，函数实现的时候可能顺序并不是按照C++官网的分类来的了。

由于string类可能会有命名冲突问题，我们需要把string类的模拟实现和测试函数都放到一个命名空间里面，而且我们可能不能把这个std的命名空间展开，之后我们需要比较二者的不同之处的。

//.h文件
namespace td
{class string{private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;};
}

这是基本结构了(少了npos和之前额外补充的buff，之后我们都会围绕这个结构来进行讲解，当然这个是放到.h文件中的，因为之后我们实现的时候也需要放到两个不同的文件中，所以可能需要声明在.h文件中，而定义在.cpp文件中，但是有些比较短小的函数我们可以在.h文件中定义，使它成为内联函数。

3.string::string(const char* s)的模拟实现

3.1初始版本

我们用初始化列表来进行初始化，并且我们需要用strlen函数来计算它的字符个数。由于还要申请空间，所以我们还需要用new函数来申请内存空间，并把所有的数据拷贝到_str里面去，所以得到了这个：

//.h
#include<string.h>
namespace td
{class string{public:string(const char* str = " ");private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;};
}

//.cpp
#include"test.h"
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
namespace td
{string::string(const char* str):_str(new char[strlen(str)+1]),_size(strlen(str)),_capacity(strlen(str)){strcpy(_str, str);}
}

如果按照声明顺序进行初始化的情况下，那么这个代码是没有任何问题的，但是这样写起来很麻烦，因为总是用strlen(str)函数，我们知道这个函数的时间复杂度是O（n）的，很影响效率，所以我们要用_size或者_capacity进行初始化。

3.2进阶版本

在.h文件中_size要在第一个位置声明，其他的随意，则：

//.cpp
#include"test.h"
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
namespace td
{string::string(const char* str):_str(new char[_size+1]),_size(strlen(str)),_capacity(_size){strcpy(_str, str);}
}

但是这样的方式会有问题：

所以我们如果这样写就会导致这个运行出错，至于原因可能是声明的顺序必须是开始的顺序那样，但是那样会导致在_str定义时，而_size未初始化，可能会导致用这个函数时崩溃（因为随机值的话如果空间没有开够，就会越界）。那么如何解决呢？

3.3最终版本

//.cppstring::string(const char* str):_size(strlen(str)){_capacity = _size;_str = new char[_size + 1];strcpy(_str, str);}

我们可以声明的时候和开始版本一样，但是我们不在初始化列表里面初始化，我们直接在函数体里面初始化，这样就不会报错了。之前我们是建议在初始化列表初始化，但是这只是一个建议，我们在函数体内初始化一些就不会有这么多事情了！

4.string::c_str()的模拟实现

这个比较简单，我们直接在那个.h文件中实现这个函数就可以了：

//.h
const char* c_str() const
{return _str;
}

5.string::string()的模拟实现

5.1初始版本

//.cppstring::string():_str(nullptr),_size(0),_capacity(0){}

我们需要把之前的那个默认构造函数注释掉，因为不能有多个默认构造函数（在using namespace std的情况下），然后测试如下代码：

//.cppvoid  test1() {string s2;cout << s2.c_str() << endl;}

这个不是放在成员函数里面的，而是只在命名空间td里面的，因为如果用在主函数里面那么就还要那个指定命名空间，所以这样更好一些，则运行结果为：

这样是因为它崩溃了。

为什么会出现这种情况？

cout打印char*的时候比较特殊，因为char*被认为是字符串，所以这样打印出来的结果不是指针类型，而是按字符串打印。但是这样打印就会直接对char*的指针进行解引用，直到遇到'\0'，但我们在实例化对象时，这个是空指针（_str），空指针解引用会崩溃。

但是如果我们改为如下形式：

//.cpp
void test1()
{std::string s2;cout << s2.std::string::c_str() << endl;
}

那么运行结果如下：

我们发现如果用库里面的函数就不会崩溃，之前我们如果不指定类域默认用的是本类域里面的函数，所以会崩溃。因为库里面不是用nullptr去初始化_str，而是开了一个字符大小的空间（一个字节）。

5.2最终版本

//.cpp
string::string():_str(new char[1]{'\0'}),_size(0),_capacity(0)
{}

那么运行结果如下：

当然这是在已经写了析构函数的情况下运行的结果，之前都没有写析构函数，所以运行出来就会报错。

6.string::~string()的模拟实现

这个函数很简单，只要先释放内存后再把_str置为nullptr且_size，_capacity都置为0即可，代码如下：

//.cpp
string::~string()
{delete[] _str;_str = nullptr;_size = _capacity = 0;
}

用之前的测试代码，调试有：

运行结果是没有问题的。

但是之后我会把这个string()的构造函数直接删掉，因为之后用的也不多，就用const char*的即可。

7.总结

这里就先把那些比较重要的构造函数（除拷贝构造外）已经讲了，下一节将进行讲解：string类的增删查改的模拟实现，那些才是比较重要的部分，理解起来也比较难，所以下一节需要重点关注，喜欢的可以一键三连哦！