深入浅出分析C++ string底层原理

目录

• 一、深浅拷贝
• 浅拷贝：
• 深拷贝
• 二、string迭代器原理
• 三、string的传统写法
• 1.构造实现
• 2.其他接口

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。

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