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C++ string底層原理

番茄西紅柿 / 3218人閱讀

摘要:兩個(gè)對象指向同一個(gè)地址在兩個(gè)對象調(diào)用析構(gòu)函數(shù)是前一個(gè)對象調(diào)用的析構(gòu)函數(shù)已經(jīng)釋放了這個(gè)地址的內(nèi)從而后一個(gè)會重復(fù)釋放該塊空間導(dǎo)致出錯(cuò)。深拷貝如果一個(gè)類中涉及到資源的管理其拷貝構(gòu)造函數(shù)賦值運(yùn)算符重載以及析構(gòu)函數(shù)必須要顯式給出。

一、深淺拷貝
淺拷貝:

在實(shí)現(xiàn)string時(shí)要是不實(shí)先string拷貝構(gòu)造,會自動生成一個(gè)拷貝構(gòu)造函數(shù),但是他只是一個(gè)淺拷貝。兩個(gè)string對象指向同一個(gè)地址,在兩個(gè)對象調(diào)用析構(gòu)函數(shù)是,前一個(gè)對象調(diào)用的析構(gòu)函數(shù)已經(jīng)釋放了這個(gè)地址的內(nèi)從,而后一個(gè)會重復(fù)釋放該塊空間,導(dǎo)致出錯(cuò)。


會觸發(fā)斷點(diǎn),然后報(bào)錯(cuò).

class string{public:/*string():_str(new char[1]){*_str = '/0';}*///string(const char* str = "/0") 錯(cuò)誤示范//string(const char* str = nullptr) 錯(cuò)誤示范string(const char* str = ""){// 構(gòu)造string類對象時(shí),如果傳遞nullptr指針,認(rèn)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);}


說明:上述string類沒有顯式定義其拷貝構(gòu)造函數(shù)與賦值運(yùn)算符重載,此時(shí)編譯器會合成默認(rèn)的,當(dāng)用s1構(gòu)造s2時(shí),編譯器會調(diào)用默認(rèn)的拷貝構(gòu)造。最終導(dǎo)致的問題是,s1、s2共用同一塊內(nèi)存空間,在釋放時(shí)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,最后就會導(dǎo)致多個(gè)對象共享同一份資源,當(dāng)一個(gè)對象銷毀時(shí)就會將該資源釋放掉,而此時(shí)另一些對象不知道該資源已經(jīng)被釋放,以為還有效,所以 當(dāng)繼續(xù)對資源進(jìn)項(xiàng)操作時(shí),就會發(fā)生發(fā)生了訪問違規(guī)。要解決淺拷貝問題,C++中引入了深拷貝。

深拷貝

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

二、string迭代器原理
string迭代器實(shí)際上是這樣的;

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

實(shí)際上是指針靠begin(),end(),rend(),rbegin(),cend(),dbegin()這幾個(gè)接口在做指針的前移和后移來遍歷字符串。

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

這里已typedef char* Iterator來說明。接口begin()實(shí)際上時(shí)返回首指針,而end()時(shí)返回字符串的尾指針,靠++來移動指針。
三、string的傳統(tǒng)寫法
1.構(gòu)造實(shí)現(xiàn)
首先要解決string的構(gòu)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(shí)現(xiàn)構(gòu)造函數(shù)時(shí)采深度拷貝,因?yàn)闇\拷貝字符串在常量區(qū)是常量不能修改,采用深拷貝在堆區(qū)開辟空間,這樣字符串就能修改了。
接著是無參構(gòu)造,在string源碼中無參構(gòu)造對capacity初始化是15,而我在實(shí)現(xiàn)是初始化為0了。

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

拷貝構(gòu)造采用深拷貝,創(chuàng)建一個(gè)和this一樣空間大小把str的內(nèi)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(gòu)造基本相同采用深拷貝,創(chuàng)建一個(gè)和this一樣空間大小把str的內(nèi)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(jìn)行擴(kuò)容,開辟一個(gè)num大小空間的內(nèi)存,接著把this中的內(nèi)容拷到新開的內(nèi)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(biāo)志字符串結(jié)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,只需把/0加到str[size]處就行。
2.num比size大比capacpty小,把str中size到num復(fù)制為ch
3.num比capacpty大首先先擴(kuò)容接著把size到num復(fù)制為ch。

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