深入浅出分析C++ string底层原理
作者：自首的小偷
一、深浅拷贝
浅拷贝：
在实现string时要是不实先string拷贝构造，会自动生成一个拷贝构造函数，但是他只是一个浅拷贝。两个string对象指向同一个地址，在两个对象调用析构函数是，前一个对象调用的析构函数已经释放了这个地址的内从，而后一个会重复释放该块空间，导致出错。
会触发断点，然后报错.
class string
{
public:
/*string()
:_str(new char[1])
{*_str = '\0';}
*/
//string(const char* str = "\0") 错误示范
//string(const char* str = nullptr) 错误示范
string(const char* str = "")
{
// 构造string类对象时，如果传递nullptr指针，认为程序非法，此处断言下
if(nullptr == str)
{
assert(false);
return;
}
_str = new char[strlen(str) + 1];
strcpy(_str, str);
}
~string()
{
if(_str)
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
}
}
private:
char* _str;
};
// 测试
void Teststring()
{
string s1("hello bit!!!");
string s2(s1);
}
说明：上述string类没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载，此时编译器会合成默认的，当用s1构造s2时，编译器会调用默认的拷贝构造。最终导致的问题是，s1、s2共用同一块内存空间，在释放时同一块空间被释放多次而引起程序崩溃，这种拷贝方式，称为浅拷贝。
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。要解决浅拷贝问题，C++中引入了深拷贝。
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。
二、string迭代器原理
string迭代器实际上是这样的；
typedef char* Iterator; typedef const char* const_Iterator; typedef char* reserve_Iterator;
实际上是指针靠begin(),end(),rend(),rbegin(),cend(),dbegin()这几个接口在做指针的前移和后移来遍历字符串。
typedef char* Iterator;
Iterator begin() {
return str;
}
Iterator end() {
return str + _size;
}
string::iterator it=s.begin();
while(it!=s.end()){
cout<<*it<<endl;
}
这里已typedef char* Iterator来说明。接口begin()实际上时返回首指针，而end()时返回字符串的尾指针，靠++来移动指针。
三、string的传统写法
1.构造实现
首先要解决string的构造
string_str(const char* _str="")
:_size(strlen(_str)),
str(new char[strlen(_str) + 1]),
_capasity(strlen(_str))
{
strcpy(str, _str);
}
string_str(string_str& st1)
:str(new char[strlen(st1.str) + 1])
{
strcpy(this->str, st1.str);
}
~string_str() {
delete[] str;
str = nullptr;
}
在实现构造函数时采深度拷贝，因为浅拷贝字符串在常量区是常量不能修改，采用深拷贝在堆区开辟空间，这样字符串就能修改了。
接着是无参构造，在string源码中无参构造对capacity初始化是15，而我在实现是初始化为0了。
string_str(const string_str& st)
:str(nullptr)
{
string_str tem(st.str);
swap(this->str, tem.str);
}
拷贝构造采用深拷贝，创建一个和this一样空间大小把str的内容拷贝到this中。
2.其他接口
operator=
/* string_str& operator=(const string_str& st) {
if (this != &st) {
char* s = new char[strlen(st.str) + 1];
delete[] this->str;
this->str = s;
strcpy(this->str, st.str);
}
return *this;
}*/
思想和拷贝构造基本相同采用深拷贝，创建一个和this一样空间大小把str的内容拷贝到this中。
reserve()
void reserve(size_t num) {
if (num >= _capasity) {
char* str1 = new char[num + 1];
strcpy( str1,this->str);
delete[] str;
this->str = str1;
_capasity = num;
}
}
num如果比capacity小不做处理，比capacity大就进行扩容，开辟一个num大小空间的内存，接着把this中的内容拷到新开的内存。
push_back()和append()
void push_back(char ch) {
if (_size >= _capasity) {
size_t num = _capasity == 0 ? 4 : 2 * _capasity;
this->reserve(num);
}
str[_size] = ch;
_size++;
str[_size] = '\0';
//\0标志字符串结束
}
void append(const char* ch) {
size_t len = strlen(ch);
if (_size + len > _capasity) {
this->reserve(_size + len);
}
strcpy(this->str+_size,ch);
_size += len;
}
resize():
void resize(size_t num,char ch='\0') {
if (num <= this->_size) {
this->str[num] = '\0';
this->_size = num;
}
else {
if (num >_capasity) {
reserve(num);
}
for (int i = _size; i < num; i++) {
str[i] = ch;
}
_size = num;
str[num] = '\0';
}
}
size_t size() {
return _size;
}
size_t capacity() {
return _capasity;
}
分3中情况：
1.num比size()小，只需把\0加到str[size]处就行。
2.num比size大比capacpty小,把str中size到num复制为ch
3.num比capacpty大首先先扩容接着把size到num复制为ch。
到此这篇关于深入浅出分析C++ string底层原理的文章就介绍到这了,更多相关C++ String底层原理内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！