【C++】—— string 模拟实现

在C++中，std::string 是一个非常强大的字符串类，提供了丰富的接口来处理字符串。然而，有时我们可能需要自己实现一个简化版的字符串类以加深对其内部机制的理解。本文将通过模拟实现一个简单的字符串类 MyString，并讨论其基本功能。

1. 类的基本结构

首先，我们需要定义一个类来表示字符串。类中应包含字符数组、字符串长度，以及基本的构造函数、析构函数和一些常用的成员函数。

#include <iostream>
#include <cstring>

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

public:
    // 默认构造函数
    MyString() : data(nullptr), length(0) {}

    // 带参构造函数
    MyString(const char* str) {
        if (str) {
            length = strlen(str);
            data = new char[length + 1]; // 为字符串加上结束符
            strcpy(data, str);
        } else {
            data = nullptr;
            length = 0;
        }
    }

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

    // 移动构造函数
    MyString(MyString&& other) noexcept : data(other.data), length(other.length) {
        other.data = nullptr;
        other.length = 0;
    }

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

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

    // 获取字符串内容
    const char* c_str() const {
        return data ? data : "";
    }

    // 重载赋值运算符
    MyString& operator=(const MyString& other) {
        if (this != &other) {
            delete[] data; // 先释放旧内存
            length = other.length;
            data = new char[length + 1];
            strcpy(data, other.data);
        }
        return *this;
    }

    // 重载移动赋值运算符
    MyString& operator=(MyString&& other) noexcept {
        if (this != &other) {
            delete[] data; // 先释放旧内存
            data = other.data;
            length = other.length;
            other.data = nullptr;
            other.length = 0;
        }
        return *this;
    }

    // 重载输出运算符
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const MyString& str) {
        os << str.c_str();
        return os;
    }
};

2. 类的功能实现

在上面的 MyString 类中，我们实现了字符串的基本功能，包括：

• 构造函数和析构函数：用于初始化和释放内存。
• 拷贝构造和移动构造：支持对 MyString 对象的拷贝和移动，并确保内存安全。
• size 和 c_str 方法：用于获取字符串的长度和内容。
• 重载赋值运算符：保障赋值操作的正确性，避免内存泄露。
• 重载输出运算符：方便地通过 std::cout 输出 MyString 对象。

3. 使用示例

以下是如何使用 MyString 类的示例：

int main() {
    MyString str1("Hello, World!");
    MyString str2 = str1; // 使用拷贝构造函数
    MyString str3; 
    str3 = std::move(str2); // 使用移动赋值运算符

    std::cout << "str1: " << str1 << std::endl; // Hello, World!
    std::cout << "str2: " << str2 << std::endl; // (空)
    std::cout << "str3: " << str3 << std::endl; // Hello, World!

    return 0;
}

4. 总结

通过实现一个简单的 MyString 类，我们可以更深入地理解 C++ 中字符串对象的内存管理和操作方式。这种自己动手实现的经历不仅对学习 C++ 的基本概念有帮助，同时也能加深对内存管理、构造与析构过程的理解。在实际应用中，建议尽量使用标准库提供的 std::string，因为它经过优化并且更为安全和成熟。