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String是C中的重要类型程序员在C面试中经常会遇到关于String的细节问题甚至要求当场实现这个类。只是由于时间关系可能只要求实现构造函数、析构函数、拷贝构造函数等关键部分。String的实现涉及很多C的基础知识、内存控制及异常处理等问题仔细研究起来非常复杂本文主要做一个简单的总结和归纳。一 整体框架
面试时由于时间关系面试官一般不会要求很详尽的String的功能一般是要求实现构造函数、拷贝构造函数、赋值函数、析构函数这几个非常重要的部分。因为String里涉及动态内存的管理默认的拷贝构造函数在运行时只会进行浅复制即只复制内存区域的指针会造成两个对象指向同一块内存区域的现象。如果一个对象销毁或改变了该内存区域会造成另一个对象运行或者逻辑上出错。这时就要求程序员自己实现这些函数进行深复制即不止复制指针需要连同内存的内容一起复制。
除了以上四个必须的函数这里还实现了一些附加的内容。
若干个运算符重载这里的几个是常见的运算符可以加深对String的认识和运算符重载的理解。两个常用的函数包括取字符串长度和取C类型的字符串。两个处理输入输出的运算符重载为了使用的方便这里把这两个运算符定义为友元函数。
整体的类的框架如下所示。
class String
{
public:String(const char *str NULL); //通用构造函数String(const String str); //拷贝构造函数~String(); //析构函数String operator(const String str) const; //重载String operator(const String str); //重载String operator(const String str); //重载bool operator(const String str) const; //重载char operator[](int n) const; //重载[]size_t size() const; //获取长度const char* c_str() const; //获取C字符串friend istream operator(istream is, String str);//输入friend ostream operator(ostream os, String str);//输出private:char *data; //字符串size_t length; //长度
};
注意类的成员函数中有一些是加了const修饰的表示这个函数不会对类的成员进行任何修改。一些函数的输入参数也加了const修饰表示该函数不会对改变这个参数的值。
二 具体实现
下面逐个进行成员函数的实现。
同样构造函数适用一个字符串数组进行String的初始化默认的字符串数组为空。这里的函数定义中不需要再定义参数的默认值因为在类中已经声明过了。
另外适用C函数strlen的时候需要注意字符串参数是否为空对空指针调用strlen会引发内存错误。String::String(const char *str)//通用构造函数
{if (!str){length 0;data new char[1];*data \0;}else{length strlen(str);data new char[length 1];strcpy(data, str);}
}
拷贝构造函数需要进行深复制。
String::String(const String str)//拷贝构造函数
{length str.size();data new char[length 1];strcpy(data, str.c_str());
}
析构函数需要进行内存的释放及长度的归零。
String::~String()//析构函数
{delete []data;length 0;
}
重载字符串连接运算这个运算会返回一个新的字符串。
String String::operator(const String str) const//重载
{String newString;newString.length length str.size();newString.data new char[newString.length 1];strcpy(newString.data, data);strcat(newString.data, str.data);return newString;
}
重载字符串赋值运算这个运算会改变原有字符串的值为了避免内存泄露这里释放了原先申请的内存再重新申请一块适当大小的内存存放新的字符串。
String String::operator(const String str)//重载
{if (this str) return *this;delete []data;length str.length;data new char[length 1];strcpy(data, str.c_str());return *this;
}
重载字符串操作总体上是以上两个操作的结合。
String String::operator(const String str)//重载
{length str.length;char *newData new char[length 1];strcpy(newData, data);strcat(newData, str.data);delete []data;data newData;return *this;
}
重载相等关系运算这里定义为内联函数加快运行速度。
inline bool String::operator(const String str) const//重载
{if (length ! str.length) return false;return strcmp(data, str.data) ? false : true;
}
重载字符串索引运算符进行了一个简单的错误处理当长度太大时自动读取最后一个字符。
inline char String::operator[](int n) const//重载[]
{if (n length) return data[length-1]; //错误处理else return data[n];
}
重载两个读取私有成员的函数分别读取长度和C字符串。
inline size_t String::size() const//获取长度
{return length;
}
重载输入运算符先申请一块足够大的内存用来存放输入字符串再进行新字符串的生成。这是一个比较简单朴素的实现网上很多直接isstr.data的方法是错误的因为不能确定str.data的大小和即将输入的字符串的大小关系。
istream operator(istream is, String str)//输入
{char tem[1000]; //简单的申请一块内存is tem;str.length strlen(tem);str.data new char[str.length 1];strcpy(str.data, tem);return is;
}
重载输出运算符只需简单地输出字符串的内容即可。注意为了实现形如coutab的连续输出这里需要返回输出流。上面的输入也是类似。
ostream operator(ostream os, String str)//输出
{os str.data;return os;
}
inline const char* String::c_str() const//获取C字符串
{return data;
}
三 功能测试
编码完成后需要对代码进行测试以下是一个简单但不够严谨的测试。
int main()
{String s; cin s; cout s : s.size() endl;char a[] Hello, b[] World!;String s1(a), s2(b); cout s1 s2 s1 s2 endl;String s3 s1 s2;if (s1 s3) cout First: s1 s3 endl;s1 s2;if (s1 s3) cout Second: s1 s3 endl;/*程序输入输出为123456789123456789: 9Hello World! HelloWorld!Second: s1 s3Press any key to continue . . .*/
}
