编写一个自定义的String类

一、简介

       C++标准库中包含一个string类，提供了一套封装好的数据以及处理这些数据的函数。为了熟悉这个类的内存管理情况，实现一下自定义的String类，涉及构造函数、复制构造函数、析构函数、重载运算符的操作，主要关注其内部指针的内存的重分配。

二、详解

1、代码实现：

（1）代码String.h：

#include <iostream>using namespace std;//自定义String类,系统是string类class String{public:String();                              //默认构造函数,用于创建空字符串~String();                             //析构函数String(const char*const cstr);     //构造函数,带一个参数用来初始化字符串String(const String &rs);              //复制构造函数,默认是浅层复制,需重载char& operator[](unsigned int length); //重载下标运算符[]    char operator[](unsigned int length)const; //重载下标运算符[](const版本)  String &operator=(const String &rs); //重载复制运算符=，用于两个字符串之间的赋值    String operator+(const String &rs);    //重载加法运算符+    String operator+=(const String &rs);     //重载组合运算符+=friend ostream &operator<<(ostream &output, const String &str); //重载输出流运算符<<friend istream &operator>>(istream &input, String &str);        //重载输入流运算符>>friend bool operator<(const String&str1,const String &str2);    //重载小于运算符<friend bool operator>(const String&str1,const String &str2);    //重载大于运算符>friend bool operator==(const String&str1,const String &str2);   //重载等于运算符==unsigned int getlen()const;            //获取字符串长度    const char*getstr()const;              //获取字符串        //int operator++(){cout<<"++i\n";tmp++;return tmp;}    //int的重载自加运算符    //int operator++(int){cout<<"i++\n";int tmp=rs;rs++;return tmp;}protected:private:unsigned int len;    char *str;};

（2）代码String.cpp：

#include <string.h>#include "String.h"#include <stdio.h>//默认构造函数,用于创建空字符串String::String(){cout<<"---String constructor---"<<endl;len = 0;str = new char[1];str[0] = '\0';}//析构函数String::~String(){  //cout<<"---String destructor---"<<endl;    delete []str;    len=0;}//构造函数,带一个参数用来初始化字符串String::String(const char*const cstr){/*len = strlen(cstr);str = new char[len+1];for (unsigned int i =0; i < len; i++) {  str[i] = cstr[i];}str[len]='\0';*/cout<<"---String constructor:char*---"<<endl;if (cstr == NULL) {len = 0;    str = new char[1];    memset(str, 0, len+1);    if (str == NULL) return;  }  else {   len = strlen(cstr);     str = new char[len + 1];     memset(str, 0, len+1);     if (str == NULL) return;     strncpy(str, cstr, len);   }}//复制构造函数,默认是浅层复制,需重载String::String(const String &rs){cout<<"---String copy constructor---"<<endl;len = rs.getlen();  str = new char[len + 1];  for(unsigned int i = 0 ;i < len; i++) {    str[i] = rs.str[i];  }  str[len] = '\0';  /*len = rs.getlen();  str = new char[len+1];  if (str == NULL) return;  strcpy(str, rs.str);*/}//重载下标运算符[]char&String::operator[](unsigned int length){  if(length>len) return str[len-1];  else return str[length];}//重载下标运算符[](const版本)char String::operator[](unsigned int length)const{//cout<<"String::operator[] const"<<endl;  if(length>len) return str[len-1];  else return str[length];}//重载复制运算符=，用于两个字符串之间的赋值String &String::operator=(const String &rs){cout<<"String::operator="<<endl;if (this == &rs) return *this;  delete []str;  len = rs.getlen();  str = new char[len + 1];  for(int i = 0; i < len; i++) {    str[i] = rs[i];     //重载下标运算符[]才可使用    //str[i] = rs.str[i];  }  str[len] = '\0';  return *this;}//重载加法运算符+String String::operator+(const String &rs){/*char *st= new char[len + rs.getlen() + 1];  memset(st, 0, len + rs.getlen() + 1);  strcat(st, str);  strcat(st, rs.str);  return String(st);*/  cout<<"String::operator+"<<endl;   unsigned int total = len + rs.getlen();  char *tmpstr = new char[total + 1];  unsigned int i, j;  for (i = 0; i < len; i++) {    tmpstr[i] = str[i];  }  for( j = 0; j < rs.getlen(); j++, i++) {    tmpstr[i] = rs[j];  }  tmpstr[total] ='\0';  String st(tmpstr);  delete tmpstr;  tmpstr = NULL;  return st; }//重载组合运算符+=String String::operator+=(const String &rs){  cout<<"String::operator+="<<endl; int total = len + rs.getlen();  //delete []str;  char *tmpstr = new char[total + 1];     unsigned int i,j;  for(i = 0; i < len; i++) {    tmpstr[i] = str[i];  }  for(j = 0; j < rs.getlen(); j++,i++) {    tmpstr[i] = rs[j];  }  tmpstr[total]='\0';  delete []str;  str = new char[total + 1];  strncpy(str, tmpstr, total + 1);  return *this;  /*  char *temp = str;    len = len + rs.getlen();   str = new char[len + 1];    strcpy(str, temp);    strcat(_str, rs.getstr());    delete[] temp;    return *this;*/}//重载输出流运算符<<ostream &operator<<(ostream &output, const String &str){output<<str.str;  return output;}//重载输入流运算符>>istream &operator>>(istream &input, String &str){input>>str.str;  return input;}//重载小于运算符<bool operator<(const String&str1,const String &str2){if(strcmp(str1.str, str2.str) < 0) return 1;  else return 0;}//重载大于运算符>bool operator>(const String&str1,const String &str2){if(strcmp(str1.str, str2.str) > 0) return 1;  else return 0;}//重载等于运算符==bool operator==(const String&str1,const String &str2){if(strcmp(str1.str, str2.str) == 0) return 1;  else return 0;}//获取字符串长度unsigned int String::getlen()const{return len;}//获取字符串const char*String::getstr()const{return str;}

（3）代码main.cpp：

#include <iostream>#include <stdio.h>#include "String.h"using namespace std;int main(){String str1;                  //默认构造函数String str2(NULL);            //带参构造函数String str3("helloworld");    //带参构造函数cout<<"str3="<<str3.getstr()<<endl;String str4(str3);            //复制构造函数//String str4 = str3;         //复制构造函数cout<<"str4="<<str4.getstr()<<endl; const String str5("tai");     //重载下标运算符[](const版本) cout<<"str5[0]="<<str5[0]<<endl;String str6;str6 = str3;                  //重载复制运算符=cout<<"str6="<<str6.getstr()<<endl;String str7 = str3 + str5;    //重载加法运算符+cout<<"str7="<<str7.getstr()<<endl;  String str8("123");str8 += str7;                 //重载组合运算符+=cout<<"str8="<<str8.getstr()<<endl;String str9;cin>>str9;                    //重载输入流运算符>>cout<<"str9="<<str9<<endl;    //重载输出流运算符<<String str10("compare String");String str11("compare string");int comp = str10 > str11;cout<< "str10大于str11:" << comp <<endl;    return 0;}

（3）makefile：

CFLAGS = -gDEFINED = #-D _VERSIONLIBS = CC = g++INCLUDES = -I./OBJS= main.o String.oTARGET= mainall:$(TARGET)$(TARGET):$(OBJS)$(CC) $(CFLAGS) -o $@ $(OBJS).SUFFIXES:.o .h.SUFFIXES:.cpp .o.cpp.o:$(CC) $(DEFINED) -c $(CFLAGS) -o $@ $<ok:./$(TARGET)clean:rm -f $(OBJS) $(TARGET) core *.log

2、运行结果：

（Centos6.3系统中运行结果：）

三、总结

（1）重载"="和"+="运算符的函数中，返回类型必须与类名一致，主要为了处理str1=str2=str3接连赋值的情况。

（2）重载[ ]运算符的函数有2个，const类型针对const String str5("tai")，非const类型对应于String str5("tai")。

（3）C++不能重载的运算符有五个："."（成员访问运算符）、" .*"（成员指针访问运算符）、"::"（域运算符）、"siezof"（长度运算符）、" ?:"（条件运算符），其他的运算符重载感兴趣的可以自己添加。

（4）在linxu编译器下：

String String::operator+(const String &rs)
{
  String st(tmpstr);
  return st;
}

测试String str1 = str2 + str3时，应该会调用复制构造函数，却没用调用，st地址却与str1地址相同，更离奇的是String &str1不能定义成引用，可能时编译器不同导致的。

（5）本文是一些总结，也有无法理解的地方，不足之处还请指出，在此先感谢！