深入淺出分析C++ string底層原理

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一、深淺拷貝

淺拷貝：

在實現string時要是不實先string拷貝構造，會自動生成一個拷貝構造函數，但是他隻是一個淺拷貝。兩個string對象指向同一個地址，在兩個對象調用析構函數是，前一個對象調用的析構函數已經釋放瞭這個地址的內從，而後一個會重復釋放該塊空間，導致出錯。

在這裡插入圖片描述

會觸發斷點，然後報錯.

在這裡插入圖片描述

class string
{
public:
/*string()
:_str(new char[1])
{*_str = '\0';}
*/
//string(const char* str = "\0") 錯誤示范
//string(const char* str = nullptr) 錯誤示范
string(const char* str = "")
{
// 構造string類對象時，如果傳遞nullptr指針，認為程序非法，此處斷言下
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;
};
// 測試
void Teststring()
{
string s1("hello bit!!!");
string s2(s1);
}

在這裡插入圖片描述

說明：上述string類沒有顯式定義其拷貝構造函數與賦值運算符重載，此時編譯器會合成默認的，當用s1構造s2時，編譯器會調用默認的拷貝構造。最終導致的問題是，s1、s2共用同一塊內存空間，在釋放時同一塊空間被釋放多次而引起程序崩潰，這種拷貝方式，稱為淺拷貝。

如果對象中管理資源，最後就會導致多個對象共享同一份資源，當一個對象銷毀時就會將該資源釋放掉，而此時另一些對象不知道該資源已經被釋放，以為還有效，所以 當繼續對資源進項操作時，就會發生發生瞭訪問違規。要解決淺拷貝問題，C++中引入瞭深拷貝。

深拷貝

如果一個類中涉及到資源的管理，其拷貝構造函數、賦值運算符重載以及析構函數必須要顯式給出。一般情況都是按照深拷貝方式提供。

在這裡插入圖片描述

二、string迭代器原理

string迭代器實際上是這樣的；

	    typedef char* Iterator;
		typedef const  char* const_Iterator;
		typedef char* reserve_Iterator;

實際上是指針靠begin(),end(),rend(),rbegin(),cend(),dbegin()這幾個接口在做指針的前移和後移來遍歷字符串。

		typedef char* Iterator;
		Iterator begin() {
			return str;
		}
		Iterator end() {
			return str + _size;
		}
		string::iterator it=s.begin();
		while(it!=s.end()){
		cout<<*it<<endl;
		}

這裡已typedef char* Iterator來說明。接口begin()實際上時返回首指針，而end()時返回字符串的尾指針，靠++來移動指針。

三、string的傳統寫法

1.構造實現

首先要解決string的構造

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;

		}

在實現構造函數時采深度拷貝，因為淺拷貝字符串在常量區是常量不能修改，采用深拷貝在堆區開辟空間，這樣字符串就能修改瞭。
接著是無參構造，在string源碼中無參構造對capacity初始化是15，而我在實現是初始化為0瞭。

	string_str(const string_str& st)
			:str(nullptr)
	{
			string_str tem(st.str);
			swap(this->str, tem.str);

		}

拷貝構造采用深拷貝，創建一個和this一樣空間大小把str的內容拷貝到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;


		}*/

思想和拷貝構造基本相同采用深拷貝，創建一個和this一樣空間大小把str的內容拷貝到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小不做處理，比capacity大就進行擴容，開辟一個num大小空間的內存，接著把this中的內容拷到新開的內存。
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標志字符串結束
		 
		 }
		 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中情況：
1.num比size()小，隻需把\0加到str[size]處就行。
2.num比size大比capacpty小,把str中size到num復制為ch
3.num比capacpty大首先先擴容接著把size到num復制為ch。

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