C++初阶-string的使用及模拟

typedef basic_string<char, char_traits, allocator>string;

#include<string>
using namespace std;  

void Teststring1()
{
	// 构造空的string类对象,等同于string s1("");
	string s1; 
	// 用C格式字符串构造string类对象s2
	string s2("hello cole"); 
	// 拷贝构造s3
	string s3(s2);
	// 截取string类部分拷贝
	string s4(s3, 6);//从第6个开始拷取到最后
	// 截取字符数组部分拷贝
	char str[] = "hello cole";
	string s5(str, 5);//拷取前5个字符
	cout << s1 << endl;
	cout << s2 << endl;
	cout << s3 << endl;
	cout << s4 << endl;
	cout << s5 << endl;
}
// 注意：string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出

// size/clear/resize
void Teststring2()
{
	string s("hello cole!");
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.length() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;
	// 将s中的字符串清空，注意清空时只是将size清0，不改变底层空间的大小
	s.clear();
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	// 将s中有效字符个数增加到10个，多出位置用'a'进行填充
	// “aaaaaaaaaa”
	s.resize(10, 'a');
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	// 将s中有效字符个数增加到15个，多出位置用缺省值'\0'进行填充
	// "aaaaaaaaaa\0\0\0\0\0"
	// 注意此时s中有效字符个数已经增加到15个
	s.resize(15);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;
	// 将s中有效字符个数缩小到5个
	s.resize(5);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	cout << s << endl;
}

//reserve
void Teststring4()
{
	string s;
	// 测试reserve是否会改变string中有效元素个数
	s.reserve(100);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
	// 测试reserve参数小于string的底层空间大小时，是否会将空间缩小
	s.reserve(50);
	cout << s.size() << endl;
	cout << s.capacity() << endl;
}

// 利用reserve提高插入数据的效率，避免增容带来的开销
void TestPushBack()
{
	string s;
	size_t sz = s.capacity();
	cout << "making s grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		s.push_back('c');
		if (sz != s.capacity())
		{
			sz = s.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}
void TestPushBackReserve()
{
	string s;
	s.reserve(100);
	size_t sz = s.capacity();
	cout << "capacity: " << sz << '\n';
	cout << "making s grow:\n";
	for (int i = 0; i < 100; ++i)
	{
		s.push_back('c');
		if (sz != s.capacity())
		{
			sz = s.capacity();
			cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
		}
	}
}

void Teststring5()
{
	string s1("hello cole");
	//使用operator[]+size()遍历字符串
	for (size_t i = 0; i < s1.size(); i++)
	{
		//等同与s1.operator[](i)
		cout << s1[i] << " ";
	}
	cout << endl;
	//使用正向迭代器遍历字符串
	string::iterator it1 = s1.begin();
	while (it1 != s1.end())
	{
		cout << *it1 << " ";
		it1++;
	}
	cout << endl;
	//注意：iterator为普通迭代器，可读可写，const_iterator为const迭代器，只能读取字
	string::const_iterator it3 = s1.begin();
	while (it3 != s1.end())
	{
		//*it3+=1; 会报错
		cout << *it3 << " ";
		it3++;
	}
	cout << endl;
	//使用反向迭代器遍历字符串
	string::reverse_iterator it2 = s1.rbegin();
	while (it2 != s1.rend())
	{
		cout << *it2 << " ";
		it2++;
	}
	cout << endl;
	//同样的反向迭代器的const迭代器为const_reverse_iterator
	//范围for遍历字符串
	for (auto e : s1)
	{
		cout << e << " ";
	}
}

void Teststring6()
{
	string str;
	cout << str << endl;
	str.push_back('c'); // 在str后插入字符
	cout << str << endl;
	str.append("hello"); // 在str后追加一个字符"hello"
	cout << str << endl;
	str += '\0'; // 在str后追加结束符
	str += "cole"; // 在str后追加一个字符串"cole"
	cout << str << endl;//即使遇到‘\0’也不会停止，只有把字符串给完全遍历完了才会停止遍历
	cout << str.c_str() << endl; // 以C语言的方式打印字符串(遇到\0就停止)
}

void Teststring7()
{
	// 获取file的后缀
	string file("string.cpp");
	size_t pos = file.rfind('.');//从后往前找字符. 
	string suffix(file.substr(pos, file.size() - pos));//拷贝pos位置之后的字符串
	cout << suffix << endl;
    
	// 取出url中的域名
	string url("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");
	cout << url << endl;
	size_t start = url.find("://");//从前往后找字符串 
	if (start == string::npos)//没找到返回npos
	{
		cout << "invalid url" << endl;
		return;
	}
	start += 3;
	size_t finish = url.find('/', start);//再往后找结束位置
	string address = url.substr(start, finish - start);//拷贝子串
	cout << address << endl;
    
	// 删除url的协议前缀
	pos = url.find("://");
	url.erase(0, pos + 3);
	cout << url << endl;
}

static const size_t npos = -1;

namespace cole
{
    class string
    {
        friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const cole::string& s);
        friend istream& operator>>(istream& _cin, cole::string& s);
        friend istream& getline(istream& _cin, string& s);

    public:
        typedef char* iterator;
        typedef const char* const_iterator;

        string(const char* str = "");
        string(const string& s);
        string& operator=(const string& s);
        ~string();
        void swap(string& s);
        // iterator
        iterator begin();
        iterator end();
        const_iterator begin()const;
        const_iterator end()const;

        // modify
        void push_back(char c);
        string& operator+=(char c);
        void append(const char* str);
        string& operator+=(const char* str);
        void clear();
        const char* c_str()const;

        // capacity
        size_t size()const;
        size_t capacity()const;
        bool empty()const;
        void resize(size_t n, char c = '\0');
        void reserve(size_t n);

        // access
        char& operator[](size_t index);
        const char& operator[](size_t index)const;

        //relational operator
        bool operator<(const string& s);
        bool operator<=(const string& s);
        bool operator>(const string& s);
        bool operator>=(const string& s);
        bool operator==(const string& s);
        bool operator!=(const string& s);

        // 返回c在string中第一次出现的位置
        size_t find(char c, size_t pos = 0) const;
        // 返回子串s在string中第一次出现的位置
        size_t find(const char* s, size_t pos = 0) const;
        // 在pos位置上插入字符c/字符串str，并返回该字符
        string& insert(size_t pos, char c);
        string& insert(size_t pos, const char* str);
        // 删除pos位置上的长度个字符
        string& erase(size_t pos, size_t len=npos);

    private:
        char* _str;
        size_t _capacity;
        size_t _size;
        static const size_t npos;
    };
    //初始化静态私有成员变量
    const size_t string::npos = -1;
}

namespace cole
{

	class string
	{
	public:
		string(const char* str = "")
		{
			// 断言不为空指针
			assert(str);
			_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 cole");
		string s2(s1);
	}
}
int main()
{
	cole::Teststring();
	return 0;
}

class string
{
public:
    //构造函数
    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
        assert(str);
        _str = new char[strlen(str) + 1];
        strcpy(_str, str);
    }
    //拷贝构造函数
    string(const string& s)
        : _str(new char[strlen(s._str) + 1])
    {
        strcpy(_str, s._str);
    }
    //赋值
    string& operator=(const string& s)
    {
        if (this != &s)//避免自己赋值自己（没有意义）
        {
            delete[]_str;
            _str = new char[strlen(s._str) + 1];
            strcpy(_str, s._str);
        }
        return *this;
    }
    //析构函数
    ~string()
    {
        delete[]_str;
        _str = nullptr;
    }
private:
    char* _str;
};

class string
{
public:
	//构造函数
	string(const char* str = "")
	{
		if (nullptr == str)//处理空指针
			str = "";
		_str = new char[strlen(str) + 1];
		strcpy(_str, str);
	}
	//拷贝构造
	string(const string& s)
		: _str(nullptr)//将自己赋值为空
	{
		string strTmp(s._str);//调用构造函数，生成一个具有相同内容的string
		swap(_str, strTmp._str);//将string对象的各成员变量相互交换
	}//拷贝构造结束strTmp会先析构再销毁

	//赋值重载
	string& operator=(string s)//传值参数，会调用拷贝构造，生成一个具有相同内容的string
	{
		swap(_str, s._str);//将string对象的各成员变量相互交换
		return *this;
	}//赋值重载结束束s会先析构再销毁

	//析构函数
	~string()
	{
		delete[] _str;
		_str = nullptr;
	}
private:
	char* _str;
};

ostream& operator<<(ostream& _cout, const string& s)
{
    for (auto ch : s)//会替换成string的迭代器
    {
        _cout << ch;
    }
    return _cout;
}
istream& operator>>(istream& _cin, string& s)
{
    s.clear();//清理
    char ch;
    ch = _cin.get();//能够接收空格和结束符
    while (ch != ' ' && ch != '\n')
    {
        s += ch;
        ch = _cin.get();
    }
    return _cin;
}

istream& getline(istream& _cin, string& s)
{
    s.clear();
    char ch;
    ch = _cin.get();
    while (ch != '\n')
    {
        s += ch;
        ch = _cin.get();
    }
    return _cin;
}
//构造函数
string::string(const char* str="")
{
    if(str==nullptr)
        str="";
    _str = new char[strlen(str) + 1];
    _size = strlen(str);
    _capacity = _size;
    strcpy(_str, str);
}
//交换string
void string::swap(string& s)
{
    ::swap(_str, s._str);
    ::swap(_size, s._size);
    ::swap(_capacity, s._capacity);
}
//拷贝构造
string::string(const string& s)
    :_str(nullptr)
    , _size(0)
    , _capacity(0)
{
    string tmp(s._str);
    swap(tmp);
}
//赋值重载
string& string::operator=(const string& s)//传引用
{
    //避免自己给自己赋值
    if (this != &s)
    {
        string tmp(s._str);
        swap(tmp);
    }
    return *this;
}
//析构函数
string::~string()
{
    delete[] _str;
    _str = nullptr;
    _size = 0;
    _capacity = 0;
}

// iterator（普通对象）
string::iterator string::begin()
{
    return _str;
}
string::iterator string::end()
{
    return _str + _size;
}
// iterator（const对象）
string::const_iterator string::begin()const
{
    return _str;
}
string::const_iterator string::end()const
{
    return _str + _size;
}

// modify
//尾插字符
void string::push_back(char c)
{
    满空间就扩容
    //if (_size == _capacity)
    //{
    //    reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
    //}
    //_str[_size] = c;
    //_size++;

    insert(_size, c);
}
string& string::operator+=(char c)
{
    push_back(c);
    return *this;
}
//追加字符串
void string::append(const char* str)
{
    /*size_t len = _size + strlen(str);
    if (len > _capacity)
    {
        reserve(len);
    }
    strcpy(_str + _size, str);
    _size = len;*/

    insert(_size, str);
}
string& string::operator+=(const char* str)
{
    append(str);
    return *this;
}

void string::clear()
{
    _str[0] = '\0';
    _size = 0;
}

const char* string::c_str()const
{
    return _str;
}
size_t string::size()const
{
    return _size;
}
size_t string::capacity()const
{
    return _capacity;
}
bool string::empty()const
{
    return _size == 0;
}
//开空间+初始
void string::resize(size_t n, char c)
{
    if (n < _size)
    {
        _str[n] = '\0';
        _size = n;
    }
    else
    {
        if (n > _capacity)
        {
            reserve(n);
        }
        int pos = _size;
        while (pos < n)
            _str[pos++] = c;
        _str[n] = '\0';
        _size = n;
    }
}
//开空间
void string::reserve(size_t n)
{
    //需要的空间大于容量就开空间
    if (n > _capacity)
    { 
        char* tmp = new char[n + 1];
        strncpy(tmp, _str, _size + 1);//strcpy不能将\0后的内容也拷贝
        delete[] _str;
        _str = tmp;
        _capacity = n;
    }
}

// access
char& string::operator[](size_t index)
{
    assert(index < _size);
    return _str[index];
}
const char& string::operator[](size_t index)const
{
    assert(index < _size);
    return _str[index];
}

//relational operator
bool string::operator<(const string& s)
{
    return strcmp(_str, s._str) < 0;
}
bool string::operator<=(const string& s)
{
    return *this < s || *this == s;
}
bool string::operator>(const string& s)
{
    return !(*this <= s);
}
bool string::operator>=(const string& s)
{
    return !(*this < s);
}
bool string::operator==(const string& s)
{
    return strcmp(_str, s._str);
}
bool string::operator!=(const string& s)
{
    return !(*this == s);
}

// 返回c在string中第一次出现的位置
size_t string::find(char c, size_t pos) const
{
    //pos的合理性
    assert(pos < _size);
    for (size_t i = pos; i < _size; i++)
    {
        if (_str[i] == c)
            return i;
    }
    //没找到
    return npos;
}
// 返回子串s在string中第一次出现的位置
size_t string::find(const char* s, size_t pos) const
{
    //pos的合理性
    assert(pos < _size);
    const char* ret = strstr(_str + pos, s);
    if (ret)
        return ret - _str;
    //没找到
    return npos;
}
// 在pos位置上插入字符c/字符串str
string& string::insert(size_t pos, char c)
{
    assert(pos <= _size);
    if (_size == _capacity)
    {
        reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
    }
    char* end = _str + _size;
    while (end >= _str + pos)
    {
        *(end + 1) = *end;
        end--;
    }
    _str[pos] = c;
    _size++;
    return *this;
}
string& string::insert(size_t pos, const char* str)
{
    assert(pos <= _size);
    size_t len1 = strlen(str);
    size_t len2 = len1 + _size;
    if (len2 > _capacity)
    {
        reserve(len2);
    }
    char* end = _str + _size;
    while (end >= _str + pos)
    {
        *(end + len1) = *end;
        end--;
    }
    strncpy(_str + pos, str, len1);
    _size += len1;

    return *this;
}
// 删除pos位置上的长度个字符
string& string::erase(size_t pos, size_t len)
{
    assert(pos < _size);
    size_t leftlen = _size - pos - 1;
    if (len >= leftlen)
    {
        _str[pos] = '\0';
        _size = pos;
    }
    else
    {
        strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
        _size -= len;
    }
    return *this;
}