外贸网站外贸网站建设行吗,百度竞价排名展示方式,网站推广只能使用在线手段进行,常州网站制作公司排名#x1f31f;hello#xff0c;各位读者大大们你们好呀#x1f31f; #x1f36d;#x1f36d;系列专栏#xff1a;【C学习与应用】 ✒️✒️本篇内容#xff1a;简单介绍string类的概念、string类的常用接口、string类的模拟实现#xff08;各个常见接口的实现代码hello各位读者大大们你们好呀 系列专栏【C学习与应用】 ✒️✒️本篇内容简单介绍string类的概念、string类的常用接口、string类的模拟实现各个常见接口的实现代码、string代码实现过程中的浅拷贝和深拷贝问题、string类的写时拷贝 作者简介计算机海洋的新进船长一枚请多多指教( •̀֊•́ ) ̖́- 目录
一、为什么要学习string类
1. C语言中的字符串
2.实际应用
二、标准库中的string类
1.string类基础知识
2.string类的常用接口说明
2.1string类对象的常见构造
2.2string类对象的容量操作
2.3string类对象的访问及遍历操作
2.4string类对象的修改操作
2.5string类非成员函数
2.6vs和g下string结构的说明
三、string类的模拟实现
1.string类的经典问题
2.浅拷贝
3.深拷贝
4.现代版的string类模拟实现代码全集
5.写时拷贝了解 一、为什么要学习string类
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面向对象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.实际应用
在OJ中有关字符串的题目基本以string类的形式出现而且在常规工作中为了简单、方便、快捷基本都使用string类很少有人去使用C库中的字符串操作函数。 二、标准库中的string类
1.string类基础知识
string文档快捷链接https://cplusplus.com/reference/string/string/?kwstring
string是表示字符串的字符串类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。string在底层实际是basic_string模板类的别名typedef basic_stringchar, char_traits, allocator string;不能操作多字节或者变长字符的序列。
【注意】在使用string类时必须包含#include头文件以及using namespace std; 实际上我们可以将string类理解为一种可以让我们更好使用字符串的一种工具 2.string类的常用接口说明
2.1string类对象的常见构造
函数名称功能说明string() 重点 构造空的string类对象即空字符串string(const char* s) 重点用C-string来构造string类对象tring(size_t n, char c)string类对象中包含n个字符ctring(const strings)重点拷贝构造函数
void Teststring()
{string s1; // 构造空的string类对象s1string s2(hello world); // 用C格式字符串构造string类对象s2string s3(s2); // 拷贝构造s3
} 2.2string类对象的容量操作
函数名称 功能说明size重点返回字符串有效字符长度length返回字符串有效字符长度capacity返回空间总大小empty 重点检测字符串释放为空串是返回true否则返回falseclear 重点清空有效字符reserve 重点为字符串预留空间**resize重点 将有效字符的个数改成n个多出的空间用字符c填充
注意
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( ) clear( )只是将string中有效字符清空不改变底层空间大小 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。 reserve(size_t res_arg0)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。reserve、resize的具体实验实例如下区别reserve更改string类的capacityresize更改string类的size 1reserve
为 s1 初始分配空间15。 调用reserve()函数后空间变为31即保留空间变大了(string内存分配按照:(n*16-1)分配)。 2resize 2.3string类对象的访问及遍历操作
函数名称功能说明operator[ ] 重点返回pos位置的字符const string类对象调用begin end begin获取一个字符的迭代器 end获取最后一个字符下一个位置的迭代器rbegin rend begin获取一个字符的迭代器 end获取最后一个字符下一个位置的迭代器范围forC11支持更简洁的范围for的新遍历方式operator[ ] 重点的意思是将 [ ] 进行了重载 2.4string类对象的修改操作
函数名称功能说明push_back在字符串后尾插字符cappend 在字符串后追加一个字符串operator (重点) 在字符串后追加字符串strc_str(重点) 返回C格式字符串find npos(重点) 从字符串pos位置开始往后找字符c返回该字符在字符串中的位置rfind 从字符串pos位置开始往前找字符c返回该字符在字符串中的位置substr 在str中从pos位置开始截取n个字符然后将其返回【注意】
在string尾部追加字符时s.push_back(c) / s.append(1, c) / s c 三种的实现方式差不多一般情况下string类的操作用的比较多操作不仅可以连接单个字符还可以连接字符串。对string操作时如果能够大概预估到放多少字符可以先通过reserve把空间预留好。2.5string类非成员函数
函数功能说明operator尽量少用因为传值返回导致深拷贝效率低operator 重点输入运算符重载operator 重点 输出运算符重载 getline 重点 获取一行字符串relational operators 重点 大小比较string类中还有一些其他的操作这里不一一列举大家在需要用到时不明白了查文档即可。 2.6vs和g下string结构的说明
注意下述结构是在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
首先
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size一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量capacity
最后
还会有一个指针用来做其他的事情
我们这里以一个字符串为例,计算字符串所占空间std::string s1(1234);
故总共占1644428个字节3个4分别为两个size_t、一个指针 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指向堆空间的指针用来存储字符串其内部包含了如下字段
struct _Rep_base
{size_type _M_length;size_type _M_capacity;_Atomic_word _M_refcount;
};
字符串有效长度空间总大小引用计数三、string类的模拟实现
1.string类的经典问题
上面已经对string类进行了简单的介绍大家只要能够正常使用即可。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。 大家可以看下下述的string类的实现是否有问题 // 为了和标准库区分此处使用String
class String
{
public://String(const char* str \0) 错误示范//String(const char* str nullptr) 错误示范String(const char* pstr ){// 判断if (nullptr pstr){assert(false);return;}_pstr new char[strlen(pstr) 1];strcpy(_pstr, pstr);}~String(){if (_pstr){delete[] _pstr;_pstr nullptr;}}
private:char* _pstr;
};
// 测试
void TestString()
{String s1(hello world!);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。 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空间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。 可以采用深拷贝解决浅拷贝问题即每个对象都有一份独立的资源不要和其他对象共享 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。 使用深拷贝可以在拷贝时将资源空间相互区分开来避免了同一资源被多次释放的问题下图中就是应用了深拷贝的方法创造一个新的空间将信息拷贝到新空间中 4.现代版的string类模拟实现代码全集 string类的模拟实现代码全集 namespace bit
{class string{public:// begin() 和 end()typedef char* iterator;iterator begin(){return _str;}iterator end(){return _str _size;}//构造函数string(const char* str ){_size strlen(str);_capacity _size;_str new char[_capacity 1];strcpy(_str, str);}//容器中提供的swap()函数并不是交换了两个容器的内容而是交换了两个容器的地址void swap(string s){std::swap(_str, s._str);std::swap(_size, s._size);std::swap(_capacity, s._capacity);}// 现代写法// s2(s1)string(const string s):_str(nullptr), _size(0), _capacity(0){string tmp(s._str); // 构造函数//this-swap(tmp);swap(tmp);}// s1 s3;string operator(string s){swap(s);return *this;}//析构函数~string(){delete[] _str;_str nullptr;_size _capacity 0;}const char* c_str() const{return _str;}size_t size() const{return _size;}size_t capacity() const{return _capacity;}// [] -- 重载// 普通对象可读可写char operator[](size_t pos){assert(pos _size);return _str[pos];}// const对象只读const char operator[](size_t pos) const{assert(pos _size);return _str[pos];}//reserve、resize、push_back、appendvoid reserve(size_t n){if (n _capacity){char* tmp new char[n 1];strcpy(tmp, _str);delete[] _str;_str tmp;_capacity n;}}void resize(size_t n, char ch \0){if (n _size){reserve(n);for (size_t i _size; i n; i){_str[i] ch;}_size n;_str[_size] \0;}else{_str[n] \0;_size n;}}void push_back(char ch){if (_size _capacity){size_t newCapacity _capacity 0 ? 4 : _capacity * 2;reserve(newCapacity);}_str[_size] ch;_size;_str[_size] \0;}void append(const char* str){size_t len strlen(str);if (_size len _capacity){reserve(_size len);}strcpy(_str _size, str);_size len;}// -- 重载string operator(char ch){push_back(ch);return *this;}string operator(const char* str){append(str);return *this;}//insert、erasestring insert(size_t pos, char ch){assert(pos _size);if (_size _capacity){size_t newCapacity _capacity 0 ? 4 : _capacity * 2;reserve(newCapacity);}size_t end _size 1;while (end pos){_str[end] _str[end - 1];--end;}_str[pos] ch;_size;return *this;}string insert(size_t pos, const char* str){size_t len strlen(str);if (_size len _capacity){reserve(_size len);}/* int end _size;while (end (int)pos){_str[end len] _str[end];--end;}*/size_t end _size len;while (end pos len - 1){_str[end] _str[end - len];--end;}strncpy(_str pos, str, len);_size len;return *this;}string erase(size_t pos, size_t len npos){assert(pos _size);if (len npos || pos len _size){_str[pos] \0;_size pos;}else{strcpy(_str pos, _str pos len);_size - len;}return *this;}// findsize_t find(char ch, size_t pos 0) const{assert(pos _size);while (pos _size){if (_str[pos] ch){return pos;}pos;}return npos;}size_t find(const char* str, size_t pos 0) const{assert(pos _size);const char* ptr strstr(_str pos, str);if (ptr nullptr){return npos;}else{return ptr - _str;}}void clear(){_size 0;_str[0] \0;}private:char* _str;size_t _size;size_t _capacity;const static size_t npos -1;}; ostream operator(ostream out, const string s){for (size_t i 0; i s.size(); i){out s[i];}return out;}istream operator(istream in, string s){s.clear();char buff[128] { \0 };size_t i 0;char ch in.get();while (ch ! ch ! \n){if (i 127){// 满了s buff;i 0;}buff[i] ch;ch in.get();}if (i 0){buff[i] \0;s buff;}return in;} 5.写时拷贝了解
写时拷贝我们可以把它理解为一个拖延症患者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。 C/C string类的知识大概就讲到这里啦博主后续会继续更新更多C的相关知识干货满满如果觉得博主写的还不错的话希望各位小伙伴不要吝啬手中的三连哦你们的支持是博主坚持创作的动力
