代码分析c++中string类
作者：瞭望天空
本篇内容通过详细的源代码详细分析了C++中string类的用法以及知识点，有兴趣的读者们参考下。
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