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1. 为什么学习string类？
1.1 C语言中的字符串
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。2. 标准库中的string类
2.1 string类
https://cplusplus.com/reference/string/string/?kw=string
- 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类是使用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。
- 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。
2.2 string类的常用接口说明
1. string类对象的常见构造
void Teststring() { string s1; // 构造空的string类对象s1 string s2("hello bit"); // 用C格式字符串构造string类对象s2 string s3(s2); // 拷贝构造s3 }2. string类对象的操作
PS:
- 1. 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()。
- 2. clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。
- 3. 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。
- 4. 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不会改变容量大小。
3.vs和g++下string结构的说明
下述结构是在32位平台下进行验证，32位平台下指针占4个字节。 vs下string的结构 string总共占28个字节，内部结构稍微复杂一点，先是有一个联合体，联合体用来定义string中字 符串的存储空间：
- 当字符串长度小于16时，使用内部固定的字符数组来存放
- 当字符串长度大于等于16时，从堆上开辟空间
这种设计也是有一定道理的，大多数情况下字符串的长度都小于16，那string对象创建好之后，内部已经有了16个字符数组的固定空间，不需要通过堆创建，效率高。 其次：还有一个size_t字段保存字符串长度，一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量 最后：还有一个指针做一些其他事情。 故总共占16+4+4+4=28个字节。union _Bxty { // storage for small buffer or pointer to larger one value_type _Buf[_BUF_SIZE]; pointer _Ptr; char _Alias[_BUF_SIZE]; // to permit aliasing } _Bx;
g++下string的结构 G++下，string是通过写时拷贝实现的，string对象总共占4个字节，内部只包含了一个指针，该指 针将来指向一块堆空间，内部包含了如下字段：
- 空间总大小
- 字符串有效长度
- 引用计数
- 指向堆空间的指针，用来存储字符串。
struct _Rep_base { size_type _M_length; size_type _M_capacity; _Atomic_word _M_refcount; };
3. string类的模拟实现
PS: string类在自己实现的时候一定要注意浅拷贝问题
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。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
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。https://coolshell.cn/articles/12199.htmlhttps://coolshell.cn/articles/1443.html3.5 string类的模拟实现
//string.h #pragma once #include<iostream> #include<assert.h> using namespace std; namespace mystr { class string { public: //迭代器, 因为字符串底层内存连续, 所以可以简单的定义成指针 typedef char* iterator; typedef const char* const_iterator; //配合范围for循环 iterator begin() { return _str; } iterator end() { return _str + _size; } //兼容常量字符串 const_iterator begin() const { return _str; } const_iterator end() const { return _str + _size; } //string(); string(const char* str = ""); string(const string& s); string& operator=(string temp) { swap(temp); return *this; } ~string() { delete[] _str; _str = nullptr; _size = _capacity = 0; } //返回C语言字符数组 const char* c_str() const { return _str; } size_t size() const { return _size; } char& operator[](size_t pos) { assert(pos < _size); return _str[pos]; } const char& operator[](size_t pos) const{ assert(pos < _size); return _str[pos]; } //重置大小 void reserve(size_t n); void push_back(char ch) { insert(_size, ch); } void append(const char* str) { insert(_size, str); } string& operator+=(char ch) { insert(_size, ch); return *this; } string& operator+=(const char* str) { insert(_size, str); return *this; }; void insert(size_t pos, char ch); void insert(size_t pos, const char* str); void erase(size_t pos = 0, size_t len = npos); size_t find(char ch, size_t pos = 0) { for (size_t i = pos; i < _size; i++) if (_str[i] == ch) return i; return npos; } size_t find(const char* str, size_t pos = 0) { return strstr(_str + pos, str) - _str; } void swap(string& s); string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos); bool operator<(const string& s) const { return strcmp(_str, s._str) < 0; } bool operator>(const string& s) const { return !(*this <= s); } bool operator<=(const string& s) const { return !(*this > s); } bool operator>=(const string& s) const { return !(*this < s); } bool operator==(const string& s) const {return strcmp(_str, s._str) == 0; } bool operator!=(const string& s) const { return !(*this == s); } void clear() { _str[0] = '\0'; _size = 0; } private: char* _str; size_t _size; size_t _capacity; //一般static变量的定义要放在类外, 整型是特例 const static size_t npos = -1; }; void swap(string& s1, string& s2); istream& operator>>(istream& ci, string& s); ostream& operator<<(ostream& co, string& s); } //string.cpp #include "string.h" namespace mystr { string::string(const char* str):_size(strlen(str)) { _str = new char[_size + 1]; _capacity = _size; strcpy(_str, str); } string::string(const string& s) { string temp(s._str); swap(temp); } void string::reserve(size_t n) { if (_capacity < n) { char* temp = new char[n + 1]; strcpy(temp, _str); delete[] _str; _str = temp; _capacity = n; } } void string::insert(size_t pos, char ch) { assert(pos <= _size); if (_size == _capacity) { size_t newcapacity = _capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity; reserve(newcapacity); } size_t end = _size + 1; while (end > pos) _str[end] = _str[end - 1], --end; _str[pos] = ch; _size++; } void string::insert(size_t pos, const char* str) { assert(pos <= _size); size_t len = strlen(str); if (_size + len > _capacity) reserve(_size + len); size_t end = _size + len; while (end > pos + len - 1) _str[end] = _str[end - len], --end; memcpy(_str + pos, str, len); _size += len; } void string::erase(size_t pos, size_t len) { if (len > _size - pos) _str[pos] = '\0', _size = pos; else strcpy(_str + pos, _str + pos + len), _size -= len; } void string::swap(string& s) { char* temp = _str; _str = s._str; s._str = temp; std::swap(_size, s._size); } string string::substr(size_t pos, size_t len) { if (len > _size - pos) { string sub(_str + pos); return sub; } else { string sub; sub.reserve(len); for (size_t i = pos; i < pos + len; i++) sub += _str[i]; return sub; } } void swap(string& s1, string& s2){ s1.swap(s2); } istream& operator>>(istream& ci, string& s) { s.clear(); char ch = ci.get(); while (ch != ' ' && ch != '\n') s += ch, ch = ci.get(); return ci; } ostream& operator<<(ostream& co, string& s) { for (size_t i = 0; i < s.size(); i++) co << s[i]; return co; } }//test.cpp #include "string.h" namespace mystr { void test1() { string s1 = "1111"; string s2 = s1; cout << s1.c_str() << endl << s2.c_str() << endl; cout << s1.size() << endl; } void test2() { string s1 = "111"; string s2 = "222222"; s1 = s2; cout << s1.c_str() << endl; } void test3() { string s1 = "111222333"; for (auto& i : s1) i += 3; cout << s1.c_str() << endl; const string s2 = "111222333"; for (auto& i : s2) cout << i; cout << endl; for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++) cout << (s1[i] += 2); cout << endl; } void test4() { string s1 = "sadfsf"; s1.insert(2, '-'); cout << s1.c_str() << endl; s1.insert(0, '-'); cout << s1.c_str() << endl; s1.insert(2, "11111"); cout << s1.c_str() << endl; s1.insert(0, "222222"); cout << s1.c_str() << endl; } void test5() { string s1 = "asgfidsgf"; s1.push_back('-'); cout << s1.c_str() << endl; s1.append("====="); cout << s1.c_str() << endl; s1 += 'w'; cout << s1.c_str() << endl; s1 += "0000"; cout << s1.c_str() << endl; s1.erase(10); cout << s1.c_str() << endl; s1.erase(7, 100); cout << s1.c_str() << endl; s1.erase(3, 2); cout << s1.c_str() << endl; s1.erase(0); cout << s1.c_str() << endl; } void test6() { string s1 = "ksjfghks"; cout << s1.find('h', 2) << endl; cout << s1.find("ghk", 2) << endl; cout << s1.find("ghksgs", 2) << endl; } void test7(){ string s1 = "sggsdsdf"; string s2 = "sdgfrgdb"; cout << s1.c_str() << endl; cout << s2.c_str() << endl; swap(s1, s2); cout << s1.c_str() << endl; cout << s2.c_str() << endl; s1.swap(s2); cout << s1.c_str() << endl; cout << s2.c_str() << endl; string s3 = s1.substr(2, 5); cout << s3.c_str() << endl; } void test8() { string s1, s2; cin >> s1 >> s2; cout << s1 << endl << s2 << endl; } } int main() { mystr::test8(); return 0; }