【C++】——string的模拟实现

在C++中，std::string 是一个非常常用的字符串类，它提供了丰富的字符串处理功能。为了更好地理解字符串的实现原理，我们可以尝试对 std::string 进行一个简单的模拟实现。本文将通过代码示例对字符串类的基本功能进行实现，包括动态内存管理、基本的字符添加、删除和长度计算等。

基本设计

我们将创建一个名为 MyString 的类，内部使用动态数组来存储字符串的字符。为了方便起见，我们将实现以下基本功能：

1. 构造函数和析构函数
2. 字符串长度计算
3. 字符添加
4. 字符删除
5. 输出字符串内容

代码实现

#include <iostream>
#include <cstring>

class MyString {
private:
    char* data; // 动态字符数组
    size_t length; // 字符串长度

public:
    // 构造函数
    MyString(const char* str = "") {
        length = strlen(str); // 计算字符串长度
        data = new char[length + 1]; // 分配内存
        strcpy(data, str); // 拷贝字符串内容
    }

    // 拷贝构造函数
    MyString(const MyString& other) {
        length = other.length;
        data = new char[length + 1];
        strcpy(data, other.data);
    }

    // 赋值操作符
    MyString& operator=(const MyString& other) {
        if (this != &other) {
            delete[] data; // 释放之前的内存
            length = other.length;
            data = new char[length + 1];
            strcpy(data, other.data);
        }
        return *this;
    }

    // 析构函数
    ~MyString() {
        delete[] data; // 释放内存
    }

    // 获取字符串长度
    size_t size() const {
        return length;
    }

    // 添加字符
    void append(char ch) {
        char* newData = new char[length + 2]; // 新内存加1以包含新字符和终止符
        strcpy(newData, data); // 拷贝旧数据
        newData[length] = ch; // 添加新字符
        newData[length + 1] = '\0'; // 添加终止符
        delete[] data; // 释放旧内存
        data = newData; // 更新指针
        length++; // 更新长度
    }

    // 删除字符
    void remove() {
        if (length > 0) {
            char* newData = new char[length]; // 新内存只需旧数据长度
            strncpy(newData, data, length - 1); // 拷贝除了最后一个字符的所有字符
            newData[length - 1] = '\0'; // 添加终止符
            delete[] data; // 释放旧内存
            data = newData; // 更新指针
            length--; // 更新长度
        }
    }

    // 输出字符串内容
    void print() const {
        std::cout << data << std::endl;
    }
};

int main() {
    MyString str("Hello");
    str.print(); // 输出: Hello

    str.append('!');
    str.print(); // 输出: Hello!

    str.remove();
    str.print(); // 输出: Hello

    return 0;
}

代码解析

1. 构造函数：MyString 类的构造函数接受一个 const char* 类型的字符串，使用 strlen 函数计算长度，并分配动态内存存储字符串内容。

2. 拷贝构造函数与赋值操作符：为了支持对象的复制，我们实现了拷贝构造函数和重载赋值运算符，这样可以确保每个对象拥有自己的字符串数据，避免出现浅拷贝的问题。

3. 析构函数：在对象生命周期结束时，我们释放动态分配的内存，避免内存泄漏。

4. 字符串操作：append 方法用来添加字符，remove 方法用来删除最后一个字符，print 方法用于打印字符串内容。

小结

通过上述代码实现，我们模拟了一个简单的字符串类 MyString，它展示了字符串的基本处理功能和动态内存管理。虽然其功能与 std::string 相比相对简单，但这有助于理解字符串的基本概念及内存管理的过程。实际开发中，我们可以基于此进行更为复杂的字符串操作，如查找、替换、切片等功能。