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在上一篇文章中，我们了解到了类的常用接口函数以及如何熟练使用。在这片文章中，我们将深入探讨如何模拟实现一个基本的类。我们的目的不是创建一个功能完整的库，而是通过这个过程来学习字符串处理的基本原理和常见的实现技巧。通过模拟实现类，我们不仅能够深入理解字符串的内部工作原理，还能锻炼我们的编程能力，提高解决问题的能力，希望这篇文章能过为你的编程之旅提供有价值的参考和启发。

注意：模拟实现string类需要用到三个文件

• 文件用来进行测试
• 文件用来定义接口函数(部分较为短小的函数将会直接在文件中定义)
• 文件用来声明头文件和string类

为了和库里面的类进行区分，我们首先定义一个命名空间用来封装我们自己模拟实现的类。

基本框架如下：

• r在堆上开辟动态内存用来存储string对象的数据。
• 用来记录string对象的实际大小。
• 用来记录当前string对象可存储的最大容量。
• 是一个无符号整形的最大值，在查找等相关函数会用到。

前面我们知道，一个类中有六个默认成员函数（在我之前的文章类和对象（二）中有关于默认成员函数的详细讲解，不清楚的可以看我之前的文章），在模拟实现string类时，我们只需要实现常用的四个（构造函数，析构函数，拷贝构造函数，赋值运算符重载）即可。

1.构造函数

• 代码实现：

• 实现原理：

  • str字符串作为常量参数用来创建string对象，缺省值为空字符串（当没有参数时就是创建一个空对象），缺省值要在声明中给，不能再定义中给。
  • _size字符串大小和_capacity容量初始化值为参数str字符串的大小(strlen(str))。
  • _str指针用来指向存储string对象的动态内存，开辟空间的大小为参数str字符串的大小加一，加一是为了存放结尾的’0’，开辟空间后要将str字符串内容拷贝到开辟的动态内存。

2.析构函数

• 代码实现：

• 实现原理：

  • 释放动态内存空间，再将_str指针置为空指针。
  • _size字符串大小和_capacity容量置为0。

3.拷贝构造函数（深拷贝）

• 代码实现：

• 实现原理：

  • 用一个string对象拷贝构造一个新的string对象，拷贝构造函数需要完成深拷贝。
  • 先用字符串s的容量作为新空间的大小申请一个新的动态内存空间，再将s字符串的数据拷贝到新的内存空间中。
  • 新的string对象的_size和_capacity分别是原string对象的_size和_capacity.

4.赋值运算符重载（深拷贝）

• 代码实现：

• 实现原理：

  • 赋值和拷贝构造的不同点在于，拷贝构造是用已有的对象拷贝构造一个新的对象；而赋值是用一个已存在的对象赋值给另一个已存在的对象，赋值也是需要完成深拷贝。
  • 先用赋值对象s的容量大小申请一个新的动态内存空间，设置一个新的tmp指针先指向这块空间，再将赋值对象s的数据拷贝到新的内存空间中。
  • 释放被赋值对象的原有空间，再将被赋值对象的_str指针指向新的内存空间。
  • 被赋值对象的_size和_capacity分别是赋值对象s的_size和_capacity.

深拷贝（Deep Copy）是对象复制操作中的一种，它不仅仅复制对象的表层数据（如指针或引用），还会递归地复制对象内部所有动态分配的内存、引用的其他对象或其他资源。这样，复制出来的新对象与原始对象在内存中是完全独立的，对它们的修改不会影响到彼此。

深拷贝的必要性

当对象包含指向动态分配内存的指针或其他需要管理的资源时，浅拷贝（仅复制指针值）会导致两个对象共享同一块内存。这可能会引发以下问题：

1. 数据损坏：一个对象修改了它共享的内存中的数据，导致另一个对象看到的数据也发生了变化。
2. 内存泄漏：如果两个对象都认为自己拥有这块内存，并在析构时尝试释放它，就会导致重复释放内存的错误（double free），进而可能导致程序崩溃。
3. 资源管理混乱：如果对象还管理其他资源（如文件句柄、网络连接等），共享这些资源可能会导致资源被意外关闭或重复访问。

深拷贝的实现

实现深拷贝通常涉及以下几个步骤：

1. 为新对象分配内存：如果原始对象包含动态分配的内存，深拷贝的第一步是为新对象分配相应的内存空间。
2. 复制数据：将原始对象中的数据复制到新分配的内存中。如果数据本身也是对象（即对象包含指向其他对象的指针），则需要递归地应用深拷贝。
3. 更新指针：将新对象的指针成员指向新分配的内存，而不是原始对象的内存。
4. 处理其他资源：如果对象管理其他资源（如文件、网络连接等），则需要确保新对象也能正确地获取或创建这些资源的副本。

测试代码如下：

测试结果如下：

• 函数代码实现：

• 函数代码实现：

1.普通对象的迭代器

• 类型定义：

• 函数代码实现：

• 函数代码实现：

2. 对象的迭代器

• 类型定义：

• 函数代码实现：

• 函数代码实现：

测试代码如下：

测试结果如下：

获取string对象的大小需要使用size()函数，获取容量则需要使用capacity()函数

• 函数代码实现:

• 函数代码实现：

类扩容相关的函数主要是和。

• 函数代码实现：

• 实现原理：

  • 首先判断需要扩容的大小n是否大于原容量大小_capacity，如果小于则不进行扩容，大于时就需要扩容。
  • 扩容时先开辟内存大小为(n+1)的动态内存空间，在设置一个新的字符指针tmp指向新的内存空间，然后将原string对象的数据拷贝到新的内存空间中。
  • 释放原string对象的_str指针，再从新指向开辟的新内存空间，最后更改内存大小为n。

• 函数代码实现：

• 实现原理：

  • 首先依然是需要判断扩容的大小n是否大于原容量大小_capacity，和reserve()函数不同的是，resize对于扩容大小n小于原容量大小时会发生截断，大于时就会进行扩容操作，这里扩容操作直接调用reserve()函数即可。

  • 如果扩容大小n大于原string对象的_size，需要将多余的空间初始化为参数ch，参数ch的缺省值设置为’0’（要在声明中给），没有传参时，默认初始化为0。

测试代码如下：

测设结果如下：

• 1.push_back()函数实现：

  2.实现原理：

  • push_back()函数的功能是尾插单个字符，在尾插之前要先判断是否需要扩容，在扩容时，如果需要尾插的string对象是空对象扩容 大小先设置为4，如果不是空对象则扩容大小是原容量的二倍，扩容直接调用reserve()函数即可。
  • 插入时，将原来字符串的’0’位置存放插入的字符ch，再将大小_size增加一，最后重新在字符串的结尾加上’0’。

• 1.函数实现：

  append()函数有两种不同的实现，一个是在原对象后增加单个字符，一个是增加字符串。

  2.实现原理：

  • 增加单个字符直接调用push_back函数。
  • 增加字符串时，先获取插入字符串的大小len，然后判断原字符串的大小加上插入字符串的大小是否大于容量_capacity，如果大于需要先进行扩容，扩容大小为原字符串的大小加上插入字符串的大小。
  • 将插入的字符串拷贝到原字符串后面，拷贝大小为len+1，然后修改_size值。

• 1.函数实现：

  函数和函数一样有两种不同的实现，在原对象后增加单个字符和字符串。

  2.实现原理：

  • 增加单个字符直接调用push_back()函数，最后要返回this指针。
  • 增加字符串直接调用append(const char* str)函数，最后返回this指针。

• 函数实现：

  1.插入n个字符：

  实现原理：

  • 如果原字符串大小加上插入的个数大于容量大小时，需要先进行扩容，扩容大小为原字符串大小加上插入的个数。
  • 将插入位置后面的数据依次往后移动n个位置。
  • 再将移动后空出来的位置插入n个字符ch。最后修改_size大小。

  2.插入字符串：

  实现原理：

  • 插入字符串和插入n个字符原理相同，不同点是，最后插入时，需要依次插入字符串的字符。

• 函数实现：

• 实现原理：

  • 删除要分为两种情况，第一种，如果删除的个数大于_size或者len等于npos值，直接从pos位置将后面全部删除。
  • 第二种，依次将后面的字符往前移动，从而达到删除的目的。

测试代码如下：

测试结果如下：

• 1.流插入函数实现：

• 1.流提取函数实现：

测试代码如下：

以上就是关于如何模拟实现string类的讲解，如果哪里有错的话，可以在评论区指正，也欢迎大家一起讨论学习，如果对你的学习有帮助的话，点点赞关注支持一下吧！！！