深入淺出分析C++ string底層原理
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(huì)自動(dòng)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(duì)象指向同一個(gè)地址，在兩個(gè)對(duì)象調(diào)用析構(gòu)函數(shù)是，前一個(gè)對(duì)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(huì)重復(fù)釋放該塊空間，導(dǎo)致出錯(cuò)。
會(huì)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(lèi)對(duì)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(cè)試
void Teststring()
{
string s1("hello bit!!!");
string s2(s1);
}
說(shuō)明：上述string類(lèi)沒(méi)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(huì)合成默認(rèn)的，當(dāng)用s1構(gòu)造s2時(shí)，編譯器會(huì)調(diào)用默認(rèn)的拷貝構(gòu)造。最終導(dǎo)致的問(wèn)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(chēng)為淺拷貝。
如果對(duì)象中管理資源，最后就會(huì)導(dǎo)致多個(gè)對(duì)象共享同一份資源，當(dāng)一個(gè)對(duì)象銷(xiāo)毀時(shí)就會(huì)將該資源釋放掉，而此時(shí)另一些對(duì)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(duì)資源進(jìn)項(xiàng)操作時(shí)，就會(huì)發(fā)生發(fā)生了訪問(wèn)違規(guī)。要解決淺拷貝問(wèn)題，C++中引入了深拷貝。
深拷貝
如果一個(gè)類(lèi)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(lái)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(lái)說(shuō)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(lái)移動(dòng)指針。
三、string的傳統(tǒng)寫(xiě)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(kāi)辟空間，這樣字符串就能修改了。
接著是無(wú)參構(gòu)造，在string源碼中無(wú)參構(gòu)造對(duì)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(kāi)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(kāi)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。
到此這篇關(guān)于深入淺出分析C++ string底層原理的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ String底層原理內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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