C++ 【模板和string模拟实现】
目录
1. 函数模板
2. 类模板
3.string模拟实现
1. 函数模板
语法
template<typename T1,typename T2....>（模板参数可以做返回值、做参数、函数中使用）
注意：typename是用来定义模板参数关键字，也可以使用class(切记：不能使用struct代替class)
返回值类型 函数名(参数列表){}
一个通用Swap函数模板
template<typename T>
void Swap(T& left, T& right)
{
T temp = left;
left = right;
right = temp;
}不同类型对应调用的是不同函数（具体由编译器完成
隐式实例化和显式实例化
不同类型的参数使用函数模板时，称为函数模板的实例化
template<class T>
T Add(const T& left, const T& right)
{
return left + right;
}
int main()
{
//隐式实例化，让编译器自动推演
//Add(1.0, 2);报错，编译器推演实例化无法推导
Add((int)1.0, 2);
Add(1.0, (double)2);
//显式实例化,<>是指定模板参数T的类型，主动告诉编译器
Add<int>(1.1, 2);
Add<double>(1.1, 2);
return 0;
}非模板函数可以和同名的函数模板同时存在（优先调用非模板函数），而且该函数模板还可以被实例化为这个非模板函数
2. 类模板
template<class T1, class T2, ..., class Tn>
class 类模板名
{
// 类内成员定义
};注意事项：
1.函数调用实参传给形参还可以推导类型，但类模板都得显示实例化
2.类模板实例化与函数模板实例化不同，类模板实例化需要在类模板名字后跟<>，然后将实例化的类型放在<> 中即可，类模板名字不是真正的类，而实例化的结果才是真正的类
3.类模板不支持分离编译（声明.h，定义.cpp），可以在当前文件声明定义分离，类模板中函数放在类外进行定义时，需要加模板参数列表，申明模板参数
4.模板也可以给缺省参数，给的是类型
template <class T>//申明模板参数
Vector<T>::~Vector()
{
if(_pData)
delete[] _pData;
_size = _capacity = 0;
}3.string模拟实现
构造函数+析构函数
注意：1.空对象初始化时开一个空间：\0
2.写全缺省，隐含了一个\0，只要是常量字符串，后面都已\0为结尾
/*string() //无参构造函数
:_str(new char[1])
,_size(0)
,_capacity(0)
{
_str[0] = '\0';
}*/
//string(const char* str = "")//strlen时间复杂度O（N）
// :_str(new char[strlen(str)+1])
// ,_size(strlen(str))
// , _capacity(strlen(str))//capacity不包含\0，只统计有效字符
//{
// strcpy(_str, str);
//}
string(const char* str = "")//全缺省，隐含了一个\0，只要是常量字符串，后面都已\0为结尾
{
_size = strlen(str);
_capacity = _size;
_str = new char[_capacity + 1];
strcpy(_str, str);
}
~string()
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
_size = _capacity = 0;
}拷贝构造函数：深拷贝
默认的拷贝构造，代码崩溃原因：浅拷贝指向同一块空间并析构两次（默认生成拷贝构造对内置类型值拷贝）
void test_string2()
{
string s1("hello world");
string s2(s1);
cout << s1.c_str() << endl;
cout << s2.c_str() << endl;
}正确的普通写法
string(const string& s)//s2(s1)
:_str(new char[s._capacity+1])//capacity存储有效数据空间，每次都多开一个\0
,_size(s._size)
,_capacity(s._capacity)
{
strcpy(_str, s._str);
}正确的现代写法 --利用构造函数swap
把随机数换给tmp导致程序崩溃--析构释放随机空间
string(const string& s)//s2(s1)
{
string tmp(s._str);//tmp是打工人，s._str是const字符串，相当于调用构造函数，s2想要一样大的空间和一样大的值
swap(_str, tmp._str);
swap(_size, tmp._size);
swap(_capacity, tmp._capacity);
}再改进：放nullptr，delete nullptr不会报错
void swap(string& tmp)
{
::swap(_str, tmp._str);//::调用全局swap
::swap(_size, tmp._size);
::swap(_capacity, tmp._capacity);
}
string(const string& s)//s2(s1)
:_str(nullptr)
,_size(0)
,_capacity(0)
{
string tmp(s._str);//tmp是打工人，s._str是const字符串，相当于调用构造函数
swap(tmp);//s2和tmp交换
}赋值运算符拷贝
默认的赋值代码崩溃原因：同样的浅拷贝报错，只是依次拷贝给s1，内存泄漏+析构两次
void test_string3()
{
string s1("hello world");
string s3("ww");
s1 = s3;
}正确的普通写法（直接释放旧空间重新开辟）
自己给自己赋值（释放后随机值拷贝给自己）解决方法：判断相等
string& operator=(const string& s)
{
if (this != &s)
{
char* tmp = new char[s._capacity + 1];
//先开空间再释放，防止new失败抛异常破坏原数据
strcpy(tmp, s._str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_size = s._size;
_capacity = s._capacity;
}
return *this;
}现代写法
1.错误的写法,此处swap包含赋值，死循环
string& operator=(const string& s)
{
if (this != &s)
{
string tmp(s);//调拷贝构造
::swap(*this,tmp);
}
return *this;
}
2.直接使用全局中的swap包含了一次拷贝构造，两次赋值，一共三次深拷贝，代价极高
正确的写法，swap成员变量换
void swap(string& tmp)
{
::swap(_str, tmp._str);//::调用全局swap
::swap(_size, tmp._size);
::swap(_capacity, tmp._capacity);
}
string& operator=(const string& s)
{
if (this != &s)
{
//string tmp(s._str);//调用构造函数
string tmp(s);//调拷贝构造
swap(tmp); //this->swap(tmp)
}
return *this;
}第二种正确的写法
string& operator=(string s)//传值拷贝顶替tmp，s就是深拷贝的s3
{
swap(s);
return *this;
}resize和reserve
resize默认用0来填充多出的元素空间，resize改变size大小，开空间+初始化。resize新的字符原有的值不动，在后面新增字符。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
void resize(size_t n, char ch = '\0')
{
if (n > _size)//插入数据
{
reserve(n);
for (size_t i = _size; i < n; ++i)
{
_str[i] = ch;
}
_str[n] = '\0';
_size = n;
}
else//删除数据
{
_str[n] = '\0';
_size = n;
}
}reserve不改变有效元素个数，只开空间。当reserve的参数小于string的底层空间总大小时，不会改变容量大小，比当前空间大完成扩容
void reserve(size_t n)
{
if (n > _capacity)
{
char* tmp = new char[n+1];
strcpy(tmp, _str);
delete[] _str;
_str = tmp;
_capacity = n;
}
}push_back && append
void push_back(char ch)
{
if (_size >= _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
_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);//strcpy也会拷贝\0
_size += len;
}
string& operator+=(char ch)
{
push_back(ch);
return *this;
}
string& operator+=(const char* str)
{
append(str);
return *this;
}insert
注意边界
string& insert(size_t pos, char ch)
{
assert(pos <= _size);
if (_size == _capacity)
{
reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
}
size_t end = _size+1;
while (end > pos)
{
_str[end] = _str[end - 1];//防止pos位置为0时--end越界
--end;
}
_str[pos] = ch;
++_size;
return *this;
}
string& insert(size_t pos, const char* str)
{
assert(pos <= _size);
size_t len = strlen(str);
if (_size + len > _capacity)
{
reserve(_size + len);
}
size_t end = _size + len;
while (end >= pos + len)
{
_str[end] = _str[end - len];
--end;
}
strncpy(_str + pos, str, len);
_size += len;
return *this;
}erase
void erase(size_t pos, size_t len = npos)
{
assert(pos < _size);
if (len == npos || pos + len >= _size)//>=size删完
{
_str[pos] = '\0';
_size = pos;
}
else//删除需要挪动数据,挪动pos+len往前覆盖
{
strcpy(_str + pos, _str + pos + len);
_size -= len;
}
}<< && >>
注意：空格和换行默认作为数据之间的间隔，in>>ch获取会忽略掉空格或者换行，会认定为字符之间的换行输入、多个字符之间的空格或者换行
ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
{
for (size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
{
out << s[i];
}
return out;
}
void clear()//类里
{
_str[0] = '\0';
_size = 0;
}
istream& operator>>(istream& in,string& s)
{
s.clear();//跟库中保持一致
//char ch;
//in >> ch;
//while(ch != ' ' && ch != '\n')
//{
// s+= ch;
// in >> ch;
//}
//拿不到空格和换行,程序无法终止,cin自动忽略空格或者换行，默认认为输入字符之间间隔
char ch;
ch = in.get();//get获取每一个对应字符，不会忽略\n或者空格
const int N = 32;//类似缓冲区，避免多次重复扩容
char buff[N];
size_t i = 0;
while(ch != ' ' && ch != '\n')
{
buff[i++] = ch;
if (i == N - 1)
{
buff[i] = '\0';
s += buff;
i = 0;
}
ch = in.get();
}
buff[i] = '\0';
s += buff;
return in;
}迭代器
所有迭代器区间都是左闭右开；迭代器用法类似；迭代器用法类似指针
迭代器需要begin（返回第一个位置的类似用法指针）和end（最后一个位置的下一个位置）
void test_string2()
{
string s1("hello");
//普通用法
for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i)
{
cout << s1[i] << " ";
}
//string迭代器写法
string::iterator it = s1.begin();
while (it != s1.end())
{
cout << *it;
it++;
}
cout << endl;
//list迭代器用法
list<int> lt(10, 1);
list<int>::iterator lit = lt.begin();
while (lit != lt.end())
{
cout << *lit<< " ";
++lit;
}
}迭代器模拟实现
string的迭代器就是原生指针
namespace MyString
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
iterator begin()
{
return _str;//返回第一个位置
}
iterator end()
{
return _str+_size;//end返回的迭代器是最后一个数据的下一个位置（\0）
}
void test_string1()
{
string s1("hello world");
string s2;
/*for (size_t i = 0; i < s1.size(); ++i)
{
cout << s1[i];
}*/
string::iterator it = s1.begin();
while (it != s1.end())
{
cout << *it << " ";
it++;
}
cout << endl;
for (auto ch : s1)
{
cout << ch << " ";
}
}
}
}范围for的底层就是迭代器，优化写法
c_str(cpp中使用了string，要和c语言兼容，用c去读文件等)
打印test.cpp中的数据读取到屏幕中
void test_string5()
{
string filename("test.cpp");
//用c去读文件
FILE* fout = fopen(filename.c_str(), "r");
assert(fout);
char ch = fgetc(fout);
while (ch != EOF)
{
cout << ch;
ch = fgetc(fout);
}
}
int main()
{
test_string5();
return 0;
}注意，两个字符串打印有区别，c语言以\0为结尾.cpp以string对象的size为结尾
cout << filename << endl;
cout << filename.c_str() << endl;append迭代器版本
string s1("hello");
string s2("world");
s1.append(s2.begin(), s2.end());//左闭右开迭代器区间数据添加进去
cout << s1;find和substr
取文件后缀
void test_string6()
{
string s("test.a.cpp");
size_t pos = s.rfind('.');
if (pos != string::npos)
{
string suf = s.substr(pos);
cout << suf << endl;
}
}取协议、网站域名、uri
void DealUrl(const string& url)
{
size_t pos1 = url.find("://");
if (pos1 == string::npos)
{
cout << "非法url" << endl;
return;
}
string protocol = url.substr(0, pos1);
cout << protocol<<endl;
size_t pos2 = url.find('/', pos1 + 3);
if (pos2 == string::npos)
{
cout << "非法url" << endl;
return;
}
string domain = url.substr(pos1 + 3,pos2-pos1-3);
cout << domain << endl;
string uri = url.substr(pos2+1);
cout << uri << endl;
}
int main()
{
string s1("https://www.baidu.com/baidu?tn=monline_3_dg&ie=utf-8&wd=%5C0%E7%AD%89%E4%BA%8E0");
DealUrl(s1);
return 0;
}
注意：find是搜素字符串匹配字符的第一个位置，要求全部匹配；
find_first_of是匹配整个字符串中出现的对应字符
find模拟实现
size_t find(char ch, size_t pos = 0)//找一个字符，从pos位置开始
{
assert(pos < _size);
for (size_t i = pos; i < _size; ++i)
{
if (ch == _str[i])
{
return i;
}
}
return npos;
}
size_t find(const char* sub, size_t pos = 0)
{
const char* tmp = strstr(_str + pos, sub);
if (tmp == nullptr)
{
return npos;
}
else
{
return tmp - _str;//要返回下标，指针-指针
}
}从pos位置开始，取len个字符构造新的字串：substr模拟实现
string substr(size_t pos, size_t len = npos) const
{
assert(pos < _size);
size_t reallen = len;
if (len == npos || pos + len > _size)
{
reallen = _size - pos;//只要是左闭右开，右开-左闭就是长度
}
string tmp;
for (size_t i = 0; i < reallen; ++i)
{
tmp += _str[pos+i];//剩余数据拷贝
}
return tmp;
}
getline练习题
字符串最后一个单词的长度_牛客题霸_牛客网
以下写法错误的原因在于cin
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main(){
string s;
cin>>s;
//getline(cin,s);
size_t pos = s.rfind(' ');
if(pos != string::npos)
{
cout<<s.size()-pos-1<<endl;
}
else
{
cout<<s.size()<<endl;
}
}cin和scanf都一样,如果输入多个值或者多个字符串，多个值之间是用：空格，换行来间隔。
现在我们输入的一行里面，本身带有空格，用cin接收不到，只能接收到空格前的一串字符，剩下的字符在缓冲区中，此时使用getline
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;
int main(){
string s;
getline(cin,s);
size_t pos = s.rfind(' ');
if(pos != string::npos)
{
cout<<s.size()-pos-1<<endl;
}
else
{
cout<<s.size()<<endl;
}
}运算符重载
bool operator>(const string& s) const
{
return strcmp(_str, s._str) > 0;
}
bool operator>=(const string& s) const
{
return *this > s || *this == s;
}
bool operator==(const string& s) const
{
return strcmp(_str, s._str) == 0;
}
bool operator<=(const string& s) const
{
return !(*this > s);
}
bool operator<(const string& s) const
{
return !(*this >= s);
}
bool operator!=(const string& s) const
{
return !(*this == s);
}to_string:从字符串转换-其他转字符串函数
void test_string7()
{
const char* s1 = "123";
cout<<atoi(s1);
int ival;
double dval;
cin >> ival >> dval;
string istr = to_string(ival);
string dstr = to_string(dval);
cout << istr << endl;
cout << dstr << endl;
istr = "9999";
dstr = "88.88";
ival = stoi(istr);
dval = stod(dstr);
} 