string类的模拟实现

namespace swx
{
	// string需要考虑完善的增删查改
	class string
	{
	public:
		typedef char* iterator;
		typedef const char* const_iterator;

		const_iterator begin() const
		{
			return _str;
		}

		const_iterator end() const
		{
			return _str + _size;
		}

		iterator begin()
		{
			return _str;
		}

		iterator end()
		{
			return _str + _size;
		}

		//默认构造函数是将_str指向一个空字符串，用全缺省的默认构造函数更灵活
		 //String(const char* str = "\0") 错误示范,这表示字符串有0,并不是空字符串
		 //String(const char* str = nullptr) 错误示范，nullptr并不表示空字符串
		string(const char* str = "")
			: _size(strlen(str))
			, _capacity(_size)
		{
			_str = new char[_capacity + 1];
			strcpy(_str, str);
		}

		//传统写法的拷贝构造和赋值运算符重载，老老实实干活，该开空间自己开空间，该拷贝数据就自己拷贝数据
		string(const string& s)
			:_size(strlen(s._str))
			, _capacity(_size)
		{
			// 拷贝构造函数，对_str的初始化一步完成不了，我们在函数体中进行初始化
			//这是深拷贝
			_str = new char[_capacity + 1];
			strcpy(_str, s._str);
		}


		string& operator=(const string& s)
		{
			if (this != &s)
			{
				char* tmp = new char[s._capacity + 1];
				strcpy(tmp, s._str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;
				_size = s._size;
				_capacity = s._capacity;
			}

			return *this;
			//此处返回的是引用，返回引用的好处是：1.减少拷贝 2.可以对返回对象进行修改
		}
	
		
		//现代写法的拷贝构造和赋值运算符重载
		//一样要完成深拷贝，但是自己不想干活，安排别人干活，然后窃取劳动成果去，资本行为，剥削行为！
		//先写一个swap函数
		void swap(string& s)
		{
			std::swap(_str,s._str);
			std::swap(_size,s._size);
			std::swap(_capacity,s._capacity);
		}
		
		string(const string& s)
		//一定要记得初始化，不初始化，换了个随机值，析构的时候会报错
			:_str(nullptr)
			,_size(0)
			,_capacity(0)
		{
			string tmp(s._str);//调用默认构造函数来完成深拷贝
//这里不要用库里的swap函数，库里的swap函数是一种深拷贝，效率太低，用String类域的swap函数，直接换底层即可
			swap(tmp);
		}
		
		string& operator=(const string& s)
		{
			if(this != &s)
			{
				string tmp(s._str);
				swap(tmp);
			}
			return *this;
		}
		
		//更简洁的赋值运算符现代版写法
		string& operator=(string s)
		{
			//传参的时候就进行了拷贝构造，然后直接进行交换即可
			//在传参的时候已经完成了深拷贝了，所以这里判不判段是否是给自己赋值也无所谓
			swap(s);
			return *this;
		}

		~string()
		{
			if (_str)
			{
				delete[] _str;
				_str = nullptr;
				_size = _capacity = 0;
			}
		}

		const char* c_str() const
		{
			return _str;
		}
		
/*普通对象可以调用const成员函数，因为这是权限的缩小，但是const对象不能调用普通成员函数，因为这是权限的放大，对于[]运算符我们需要些const和非const版本，因为对于普通对象而言它会调用非const的运算符重载函数获取可以修改的返回值（会调用更加匹配的），对于const对象，会调用const的运算符重载函数获取不可修改的返回值（会调用更加匹配的）。*/
		char& operator[](size_t pos)
		{
			assert(pos < _size);

			return _str[pos];
		}
//一般const成员函数对应的返回值类型也是const的,错误实现导致const对象也可以被修改
		const char& operator[](size_t pos) const
		{
			assert(pos < _size);

			return _str[pos];
		}
/*如果使用该运算符的string是const的那么就需要使用这个const版本的运算符重载。值得注意的是，原来返回引用，是因为函
数结束后，变量还存在，那么我们直接返回它本身，可以减少拷贝，这里返回引用的确也可以减少拷贝，但主要的是为了使返回的变
量能够被修改，如果返回的不是引用，那么返回的就是拷贝的临时变量，临时变量具有常性，是不可以被修改的。*/

	//这里我们还需要注意一个问题，[]与at的功能是一样的。

	//s[3]与s.at(3)的功能都是一样的
	
 	//但是它们处理错误的方式不同。

	//s[100]越界，那么[]会直接报错
	//s.at(100)越界，at函数会抛出一个异常


		/*对于size函数，我们只需要写一个const函数即可，因为const对象和非const对象都可以调用该函数。*/
		
		size_t size() const
		{
			return _size;
		}

		size_t capacity() const
		{
			return _capacity;
		}

		void reserve(size_t n)
		{
			if (n > _capacity)
			{
				char* tmp = new char[n + 1];
				strcpy(tmp, _str);
				delete[] _str;
				_str = tmp;

				_capacity = n;
			}
		}
		
		void resize(size_t n, char ch = '\0')
		{
			if (n < _size)
			{
				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}
			else
			{
				if (n > _capacity)
				{
					reserve(n);
				}

				for (size_t i = _size; i < n; ++i)
				{
					_str[i] = ch;
				}
				_size = n;
				_str[_size] = '\0';
			}	
		}
		
		string& insert(size_t pos, char ch)
		{
			assert(pos <= _size);
			if (_size == _capacity)
			{
				reserve(_capacity == 0 ? 4 : _capacity * 2);
			}

		/*size_t end = _size;
		while(end >= pos)
		{
			_sttr[end+1] = _str[end];
			--end;
			这段代码是有问题的，因为end是一个无符号数，如果pos为0，当它减为-1时相当于达到了整形的最大值，此时访问就越界了*/
			
		/*	int end = _size;
			while (end >= pos)
			{
				_str[end + 1] = _str[end];
				--end;
			}
			这样做也是不行的，因为end是int，pos是unsigned int，二者发生关系运算的时候会发生整形提升，那么int类型的end又提升为了 unsigned int的end,那么又会发生上面一样的问题
		*/

			/*int end = _size;
			while (end >= (int)pos)
			{
				_str[end + 1] = _str[end];
				--end;
			}
			我们可以把pos又强转为int，这样头插就进去了，但是库里面就是unsigned int，模拟实现要和库里的参数类型一致*/

			size_t end = _size+1;
			//这样我等于0的时候就终止了，就没有了以前的问题
			while (end > pos)
			{
				_str[end] = _str[end-1];
				--end;
			}

			_str[pos] = ch;
			_size++;

			return *this;
		}

		string& insert(size_t pos, const char* str)
		{
			assert(pos <= _size);
			size_t len = strlen(str);
			/*if (len == 0)
			{
				return *this;
			}*/

			if (_size + len > _capacity)
			{
				reserve(_size + len);
			}

			// 往后挪动len个位置
			size_t end = _size + len;
			while (end > pos+len-1)
			//while (end >= pos + len)怕极端情况pos和len都为0，但是可以通过上面的if进行一个提前判断进行解决
			{
				_str[end] = _str[end -len];
				--end;
			}

			strncpy(_str + pos, str, len);//strcpy遇到0才停止
			_size += len;

			return *this;
		}
		
		void push_back(char ch)
		{
			insert(_size, ch);
		}

		void append(const char* str)
		{
			insert(_size, str);
		}
		
		string& operator+=(const char* str)
		{
			append(str);
			return *this;
		}
		
		string& operator+=(char ch)
		{
			push_back(ch);
			return *this;
		}
		
		string& earse(size_t pos, size_t len = npos)
		{
			assert(pos < _size);

			if (len == npos || pos + len >= _size)
			{
				_str[pos] = '\0';
				_size = pos;
			}
			else
			{
				size_t begin = pos + len;
				while (begin <= _size)
				{
					_str[begin - len] = _str[begin];
					++begin;
				}

				_size -= len;
			}

			return *this;
		}

		size_t find(char ch, size_t pos = 0)
		{
			for (; pos < _size; ++pos)
			{
				if (_str[pos] == ch)
				{
					return pos;
				}
			}

			return npos;
		}

		size_t find(const char* str, size_t pos = 0)
		{
			const char* p = strstr(_str + pos, str);
			if (p == nullptr)
			{
				return npos;
			}
			else
			{
				return p - _str;//返回下标
			}
		}
	private:
		char* _str;
		size_t _size;     // 有效字符个数
		size_t _capacity; // 实际存储有效字符的空间

		//const static size_t npos = -1;
		const static size_t npos;
	};

	const size_t string::npos = -1;

	ostream& operator<<(ostream& out, const string& s)
	{
		/*out<<s.c_str()<<endl;
		return out;
		这段代码不可行，因为\0打印不出来，这是按C的字符串进行识别的，而C打印字符串遇到0就终止*/
		for (auto ch : s)
		{
			out << ch;
		}

		return out;
	}
	
	void clear()
	{
		_str[0] = '\0';
		_size = 0;
	}
	
	istream& operator>>(istream& in, string& s)
	{
		//方案1
		//char ch;
		in >> ch;
		//cin是识别不了空格或者换行的，你输入多个字符时，它会认为空格或者换行为多个字符之间的间隔，所以它永远不会识别空格或换行
		//while (ch != ' ' && ch != '\n')
		//{
		//	s += ch;
		//	//in >> ch;
		//}

		//方案2
		//char ch;
		//ch = in.get();
		//while (ch != ' ' && ch != '\n')
		//{
		//	s += ch;
		//	ch = in.get();
		//}

		//return in;
		
		//方案3
		//读满我一次性加到string后面，比多次调用+=效率更高。
		s.clear();//先把已经存在的数据给清掉
		char ch;
		ch = in.get();
		char buff[128] = {'\0'};
		size_t i = 0;
		while (ch != ' ' && ch != '\n')
		{
			buff[i++] = ch;
			if (i == 127)
			{
				s += buff;
				memset(buff, '\0', 128);
				i = 0;
			}

			ch = in.get();
		}

		s += buff;//避免string频繁扩容
		return in;
	}

	bool operator<(const string& s1, const string& s2)
	{
		return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) < 0;
	}

	bool operator==(const string& s1, const string& s2)
	{
		return strcmp(s1.c_str(), s2.c_str()) == 0;
	}

	bool operator<=(const string& s1, const string& s2)
	{
		return s1 < s2 || s1 == s2;
	}

	bool operator>(const string& s1, const string& s2)
	{
		return !(s1 <= s2);
	}

	bool operator>=(const string& s1, const string& s2)
	{
		return !(s1 < s2);
	}

	bool operator!=(const string& s1, const string& s2)
	{
		return !(s1 == s2);
	}
}