String C++实现

改进：

/*
版权信息：狼
文件名称：String.h
文件标识：
摘    要：对于上版本简易的String进行优化跟进。
  改进
  1.（将小块内存问题与大块分别对待）小内存块每个对象都有，当内存需求大于定义大小时利用动态分配
  2.实现大块内存的写时拷贝功能，提高效率，优化空间利用
  3.类似new[]实现机制：将动态内存块大小信息保存为隐藏“头”
  4.对于大块内存采取动态增长型。不够时扩容为当前大小的2倍

当前版本：1.2
修 改 者：狼
完成日期：2015-12-12

取代版本：1.1
原 作 者：狼
完成日期：2015-12-11
*/
#ifndef _STRING_H
#define _STRING_H
#include<iostream>
using namespace ::std;

namespace COW
{
 class String
 {
 friend  void Check_Interface(String &S);
 friend ostream& operator << (ostream&os, String &Str);

 public:
  String(const char* str = "");
  String(String& Str);
  String& operator=(const String& Str);
  ~String();

 public:
  int Find(char ch)const;
  int Find(const char* str)const;
  void PushBack(char ch);
  void Insert(size_t pos, char ch);
  void Insert(size_t pos, const char* str);
  bool Erase(size_t pos);
  bool Erase(size_t pos, size_t n);
  size_t Strlen()const;

 private:
  void InitInfo(size_t inUse); //初始化capacity and inUse
  void CheckMem(size_t add = 1); //对于内存操作时的增否处理
  const char* GetAdd()const; //获取当前字符串所在位置
  size_t capacity()const;  //读取头，获得有效容量长度
  int inCount()const;  //获取引用计数
  void decrease();//减少引用计数。
  void increase();//增加引用计数。

 private:
  enum{BufSize = 16};  //利用枚举进行数组初始化
  char *_str;    //内容块，“头”代替capacity
  char _buff[BufSize]; // 小内存块处理。
 };
 ostream& operator << (ostream&os, String &Str);
}
#endif

#include"String.h"
#pragma warning (disable:4351 4996)

using namespace COW;

String::String(const char *Str)
 :_str(NULL)
 , _buff()
{
 //采用动态分配
 if (strlen(Str) >= BufSize)
 {
  //1.记录引用计数，2.记录当前有效大小   strlen（）+1
  _str = new char[strlen(Str) + 5+4];

  InitInfo(strlen(Str)+1);

  char *cur = const_cast<char*>(GetAdd());
  strcpy(cur, Str); //有效位置
 }
 else//静态存储
 {
  strcpy(_buff, Str);
 }
}
String::String(String& Str)
 :_str(NULL)
 , _buff()
{
 // 1.如果是小块内存。浅拷贝
 if (Str._str == NULL)
 {
  strcpy(_buff,Str._buff);
 }
 else
 {
  _str = Str._str;
  this->increase();
 }
}
String& String::operator=(const String& Str)
{
 //都是动态 且指向一处
 if (_str == Str._str&&_str != NULL)
  return *this;

 //两个都是小内存时
 if (Str._str == NULL&&_str==NULL)
 {
  strcpy(_buff, Str._buff);
 }
 //如果*this 是小内存（不存在内存变更，不用处理buff）,Str 动态。
 else if (_str==NULL&&Str._str!=NULL)
 {
  _str = Str._str;
  this->increase();
 }

 //*this 动态，Str小内存。减少*this._str计数。。.更改buff
 else if(_str!=NULL&&Str._str==NULL)
 {
  this->decrease();
  _str = NULL;
  strcpy(_buff,Str._buff);
 }

 //两个都是动态分配 但不同
 else
 {
  this->decrease();
  _str = Str._str;
  this->increase();
 }
 return *this;
}
///////问题1...命名空间冲突时
ostream& COW::operator << (ostream&os, String &Str)
{
 if (Str._str)
 {
  os << (Str._str + 8);
 }
 else
  os << Str._buff;
 return os;
}


////////////////////////core_func
inline void String::increase()
{
 *(int*)_str += 1;
}

inline void String::decrease()
{
 if (_str != NULL)
 {

  //////问题2，，每次decrease之后必须变更_str..为NULL或者指向新块
  if ((*(int*)_str) - 1 != 0)
  {
   (*(int*)_str) -= 1;
  }
  else
  {
   delete[]_str;
   _str = NULL;
  }
 }
}
String::~String()
{
 this->decrease();
 _str = NULL;
}

///获取字符串的核心地址
const char *String::GetAdd()const
{
 //忘记给对正确起始点
 return _str ? _str+8 : _buff;
}

size_t String::capacity()const
{
 return *((int*)_str+1);
}
int String::inCount()const 
{
 return *((int*)_str);
}

//设置头 信息
void String::InitInfo(size_t inUse)
{
 *((int*)_str) = 1;
 *((int*)_str + 1) = inUse;
}

void String::CheckMem(size_t add)
{
 if (_str == NULL)
 {
  //小内存，且变动后不越界。
  if (strlen(_buff) + add < 16)
   return;
  //小内存，变动后越界
  else
  {
   _str = new char[strlen(_buff) + add + 9];

   InitInfo(strlen(_buff) + add+1);
  }
 }
 else
 {
  //容量足够,且引用计数为1；
  if (strlen(_str + 8) + add < capacity()&& inCount()==1)
  {
   //,但是写时拷贝，需要更新空间，所以顺带增加宽度
   //if (inCount() != 1)
   //{
   // int new_mem = (strlen(_str + 8) + add) * 2 + 9;
   // this->decrease();
   // 
   // _str = new char[new_mem];
   // //少了+1  会造成后续始终有一个字节浪费问题
   // InitInfo((strlen(_str + 8) + add) * 2 + 1);
   //}
   return;
  }
  else
  {
   //扩容后，容量为当前串长的2倍。  匹配使用，，用realloc 会出现问题
   //realloc(_str, (strlen(_str+8) + add) * 2 + 8);

   //不能delete，，写时拷贝忘记了。。引用计数问题忘记了？
   //delete[] _str;、
   //先计算所需，再decrease()，因为可能赋值为NULL,不得求Strlen
   int new_mem = (strlen(_str + 8) + add) * 2 + 9;
   this->decrease();
   _str = new char[new_mem];

   //少了+1  会造成后续始终有一个字节浪费问题
   InitInfo(new_mem-8);
  }
 } 
}

//////////////////publicFunc
int String::Find(char ch)const
{
 char *cur = const_cast<char*>(GetAdd());
 int pos = -1;
 while (*cur)
 {
  pos++;
  if (*cur == ch)
   return pos;
  cur++;
 }
 return -1;
}

int String::Find(const char* str)const
{
 if (str == NULL)
  return -1;
 char *cur = const_cast<char*>(GetAdd());
 int pos = -1;
 int len = strlen(str);
 while (*(cur + len))
 {
  pos++;
  ///简直，，if 后边有个；bug
  if (strncmp(cur, str, len) == 0)
   return pos;
  cur++;
 }
 return -1;
}
void String::PushBack(char ch)
{
 //首先保存内容。然后判断空间，然后存储。
 char p[100];
 char *st = const_cast<char*>(GetAdd());

 strcpy(p, st);

 CheckMem(); //默认为1；

 st = const_cast<char*>(GetAdd());
 strcpy(st, p);

 st[strlen(st)+1] = '\0';
 st[strlen(st)] = ch;

}

size_t String::Strlen()const
{
 return strlen(GetAdd());
}

void String::Insert(size_t pos, char ch)
{
 //越界有效化。。。
 if (pos >= Strlen())
 {
  pos = Strlen()-1;
 }
 //首先保存内容。然后判断空间，然后存储。
 char p[100];
 char *st = const_cast<char*>(GetAdd());

 strcpy(p, st);

 CheckMem(); //默认为1；

 st = const_cast<char*>(GetAdd());
 strncpy(st, p, pos);

 st[pos] = ch;

 //不能用strcat,前边字符串不存在'\0'
 strcpy(st + pos + 1, p + pos);
}

void String::Insert(size_t pos, const char* str)
{
 //越界有效化。。。
 if (pos >= Strlen())
 {
  pos = Strlen();
 }
 //首先保存内容。然后判断空间，然后存储。
 char p[100];
 char *st = const_cast<char*>(GetAdd());

 strcpy(p, st);

 int len = strlen(str);
 CheckMem(len); //默认为1；

 st = const_cast<char*>(GetAdd());
 strncpy(st, p, pos);

 strcpy(st + pos, str);

 strcpy(st + pos + len, p + pos);
}

bool String::Erase(size_t pos)
{
 char *cur = const_cast<char*>(GetAdd());
 size_t len = Strlen();
 if (pos >= len)
  return false;
 memmove(cur+ pos, cur + pos + 1, len + 1);
 return true;
}

bool String::Erase(size_t pos, size_t n)
{
 char *cur = const_cast<char*>(GetAdd());
 size_t len = strlen(cur + pos + 1);
 if (pos >= len)
  return false;
 memmove(cur + pos, cur + pos + n, len + 1);
 return true;
}

//////friend 友员函数不能跨越命名空间访问私有成员？？？？？？？？？？？？
void Check_Interface(COW::String &S)
{
 //char  COW::String::*ch = S._str;
 //const char *ch = S._str;
 cout << endl;
}

///////////////////////////Test
#include"String.h"
using namespace COW;

void Test_COPY_EPU()
{

 String S1("hellow     world!");
 String S2("hellow world");
 String S3;
 S3 = S2;
 String S4;
 S4 = S1;
 //少对多，少对少
 cout << "小内存赋值" << S3 << endl;
 cout << "小内存赋值" << S4 << endl;

 //多对多，多对少
 String S5("change             world");
 S5 = S1;
 cout << S5 << endl;
 S5 = S2;
 cout << S5 << endl;
 //多多且等
 String S6 = S1;
 S6 = S1;
 cout << S6 << endl;
}
void Test_Find_Erase()
{
 String S1("hellow     world!");
 String S2("hellow world");
 cout << S1.Find('l') << endl;
 cout << S2.Find('z') << endl;
 cout << S1.Find("low") << endl;
 char*p = NULL;
 cout << S2.Find(p) << endl;

 S2.Erase(4);
 S2.Erase(4, 3);
 cout << S2 << endl;
}

void Test_Push_Insert()
{
 String S1("hellow     world!");
 String S2("hellow   world");
 //S1.PushBack('l');
 //S1.PushBack('v');
 //S2.PushBack('l');
 //S2.PushBack('v');
 int pos = S1.Find('l');
 S1.Insert(pos,'v');
 S1.Insert(100, "lv");
 cout << S1 << endl;
 cout << S2 << endl;

}
void main()
{
 //Test_COPY_EPU();
 //Test_Find_Erase();
 Test_Push_Insert();
}

原文链接: https://www.cnblogs.com/lang5230/p/StringCOW1_2.html

欢迎关注

微信关注下方公众号，第一时间获取干货硬货；公众号内回复【pdf】免费获取数百本计算机经典书籍