深入淺出分析C++ string底層原理
一、深淺拷貝
淺拷貝:
在實現(xiàn)string時要是不實先string拷貝構(gòu)造,會自動生成一個拷貝構(gòu)造函數(shù),但是他只是一個淺拷貝。兩個string對象指向同一個地址,在兩個對象調(diào)用析構(gòu)函數(shù)是,前一個對象調(diào)用的析構(gòu)函數(shù)已經(jīng)釋放了這個地址的內(nèi)從,而后一個會重復(fù)釋放該塊空間,導(dǎo)致出錯。
會觸發(fā)斷點,然后報錯.
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(gòu)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); }
說明:上述string類沒有顯式定義其拷貝構(gòu)造函數(shù)與賦值運算符重載,此時編譯器會合成默認的,當用s1構(gòu)造s2時,編譯器會調(diào)用默認的拷貝構(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(jīng)被釋放,以為還有效,所以 當繼續(xù)對資源進項操作時,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
如果一個類中涉及到資源的管理,其拷貝構(gòu)造函數(shù)、賦值運算符重載以及析構(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(tǒng)寫法
1.構(gòu)造實現(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; }
在實現(xiàn)構(gòu)造函數(shù)時采深度拷貝,因為淺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大就進行擴容,開辟一個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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