马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。
您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即注册
x
目录
1.经典的string类问题
2 .浅拷贝
3.深拷贝
编辑 3.1 传统版写法的String类
3.2 现代版写法的String类
4.string类模拟实现代码参考
5.写时拷贝
1.经典的string类问题
上一篇博客已经对string类进行了简朴的先容,各人只要可以或许正常使用即可。在面试中,面试官总喜好让门生自己来模拟实现string类,最告急是实现string类的构造、拷贝构造、赋值运算符重载以及析构函数。各人看下以下string类的实现是否有问题?
- // 为了和标准库区分,此处使用String
- class String
- {
- public:
- /*String()
- :_str(new char[1])
- {*_str = '\0';}
- */
- //String(const char* str = "\0") 错误示范
- //String(const char* str = nullptr) 错误示范
- String(const char* str = "")
- {
- // 构造String类对象时,如果传递nullptr指针,可以认为程序非
- 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;
- };
- // 测试
- void TestString()
- {
- String s1("hello bit!!!");
- String s2(s1);
- }
复制代码
说明:上述String类没有显式定义其拷贝构造函数与赋值运算符重载,此时编译器会合成默认
的,当用s1构造s2时,编译器会调用默认的拷贝构造。最终导致的问题是,s1、s2共用同一块内存空间,在释放时同一块空间被释放多次而引起程序瓦解,这种拷贝方式,称为浅拷贝。
2 .浅拷贝
浅拷贝:也称位拷贝,编译器只是将对象中的值拷贝过来。如果对象中管理资源,末了就会导致
多个对象共享同一份资源,当一个对象销毁时就会将该资源释放掉,而此时另一些对象不知道该
资源已经被释放,以为另有用,所以当继承对资源进项操纵时,就会发生发生了访问违规。
就像一个家庭中有两个孩子,但父母只买了一份玩具,两个孩子愿意一块玩,则万事大吉,万一
不想分享就你争我夺,玩具损坏。
可以采用深拷贝解决浅拷贝问题,即:每个对象都有一份独立的资源,不要和其他对象共享。父
母给每个孩子都买一份玩具,各自玩各自的就不会有问题了。
3.深拷贝
如果一个类中涉及到资源的管理,其拷贝构造函数、赋值运算符重载以及析构函数必须要显式给出。一般情况都是按照深拷贝方式提供。
3.1 传统版写法的String类
- class String
- {
- public:
- String(const char* str = "")
- {
- // 构造String类对象时,如果传递nullptr指针,可以认为程序非
- if (nullptr == str)
- {
- assert(false);
- return;
- }
- _str = new char[strlen(str) + 1];
- strcpy(_str, str);
- }
- String(const String& s)
- : _str(new char[strlen(s._str) + 1])
- {
- strcpy(_str, s._str);
- }
- String& operator=(const String& s)
- {
- if (this != &s)
- {
- char* pStr = new char[strlen(s._str) + 1];
- strcpy(pStr, s._str);
- delete[] _str;
- _str = pStr;
- }
- return *this;
- }
- ~String()
- {
- if (_str)
- {
- delete[] _str;
- _str = nullptr;
- }
- }
- private:
- char* _str;
- };
复制代码 3.2 现代版写法的String类
- class String
- {
- public:
- String(const char* str = "")
- {
- if (nullptr == str)
- {
- assert(false);
- return;
- }
- _str = new char[strlen(str) + 1];
- strcpy(_str, str);
- }
- String(const String& s)
- : _str(nullptr)
- {
- String strTmp(s._str);
- swap(_str, strTmp._str);
- }
- // 对比下和上面的赋值那个实现比较好?
- String& operator=(String s)
- {
- swap(_str, s._str);
- return *this;
- }
- /*
- String& operator=(const String& s)
- {
- if(this != &s)
- {
- String strTmp(s);
- swap(_str, strTmp._str);
- }
- return *this;
- }
- */
- ~String()
- {
- if (_str)
- {
- delete[] _str;
- _str = nullptr;
- }
- }
- private:
- char* _str;
- };
复制代码 4.string类模拟实现代码参考
string.h
- #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
- #pragma once
- #include<iostream>
- #include<cstring>
- #include<assert.h>
- using namespace std;
- namespace LCL
- {
- class string
- {
- public:
- friend ostream& operator<<(ostream& os, const string& s);
- friend istream& operator>>(istream& is, string& s);
- friend istream& getline(istream& is, string& s, char delim);
- using iterator = char*;
- using const_iterator = const char*;
- string(const char* str = "");//这里不能给空
- string(const string& s);
- string& operator=(const string& s);
- ~string();
- char& operator[](size_t i)
- {
- assert(i < _size);
- return _str[i];
- }
- const char& operator[](size_t i) const
- {
- assert(i < _size);
- return _str[i];
- }
- size_t size() const
- {
- return _size;
- }
- const char* c_str() const
- {
- return _str;
- }
- iterator begin()
- {
- return _str;
- }
- iterator end()
- {
- return _str + _size;
- }
- const_iterator begin() const
- {
- return _str;
- }
- const_iterator end() const
- {
- return _str + _size;
- }
- void clear()
- {
- _str[0] = '\0';
- _size = 0;
- }
- void reserve(size_t n);//开空间
- void push_back(char ch);
- void append(const char* str);
- string& operator+=(char ch);
- string& operator+=(const char* str);
- void insert(size_t pos, char ch);
- void insert(size_t pos, const char* str);
- void erase(size_t pos, size_t len=npos);
- size_t find(char ch, size_t pos = 0);
- size_t find(const char* str, size_t pos = 0);
- string substr(size_t pos, size_t len = npos);
-
- void swap(string& s);
- private:
- char* _str;
- size_t _size;
- size_t _capacity;
- public:
- //特殊处理 只有整形才可以
- /* static const size_t npos = -1;*/
- static const size_t npos;
- };
- bool operator==(const string& lhs, const string& rhs);
- bool operator!=(const string& lhs, const string& rhs);
- bool operator>(const string& lhs, const string& rhs);
- bool operator<(const string& lhs, const string& rhs);
- bool operator<=(const string& lhs, const string& rhs);
- bool operator>=(const string& lhs, const string& rhs);
- ostream& operator<<(ostream& os, const string& s);
- istream& operator>>(istream& is, string& s);
- istream& getline(istream& is, string& s, char delim = '\n');
- }
复制代码 string.c
- #include"string.h"
- namespace LCL
- {
- const size_t string::npos = -1;
- string::string(const char* str)
- :_size(strlen(str))
- {
- _capacity = _size;
- _str = new char[_size + 1];
- strcpy(_str, str);
- }
- //s2(s1)
- //传统写法
- //string::string(const string& s)
- //{
- // _str = new char[s._capacity+1];
- // strcpy(_str, s._str);
- // _size = s._size;
- // _capacity = s._capacity;
- //}
- string::string(const string& s)
- {
- string tmp(s._str);
- swap(tmp);
- }
- string& string::operator=(const string& s)
- {
- if (this != &s)
- {
- delete[] _str;
- _str = new char[s._capacity + 1];
- strcpy(_str, s._str);
- _size = s._size;
- _capacity = s._capacity;
- }
- return *this;//为了连续赋值必须返回自身的引用
- }
- string::~string()
- {
- delete[] _str;
- _str = nullptr;
- _size = _capacity = 0;
- }
- void string::reserve(size_t n)
- {
- if (n > _capacity)
- {
- char* newstr = new char[n+1];//开空间永远要多开一个给'\0'留位置
- //把原来的数据拷过来
- strcpy(newstr, _str);
- delete[] _str;
- _str = newstr;
- _capacity = n;
- }
- }
- void string::push_back(char ch)
- {
- if (_size == _capacity)
- {
- //扩容
- reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);
- }
- _str[_size] = ch;//插入
- _size++;
- _str[_size] = '\0';//防止溢出
- }
- void string::append(const char* str)
- {
- size_t len = strlen(str);
- if (_size + len > _capacity)
- {
- //扩容
- size_t newcapacity = 2 * _capacity;
- //扩2倍不够,需要多少阔多少
- if (newcapacity < len+_size)
- {
- newcapacity = len + _size;
- }
- reserve(newcapacity);
- }
- //插入
- strcpy(_str+_size, str);
- _size += len;
- }
- string& string::operator+=(char ch)
- {
- push_back(ch);
- return *this;
- }
- string& string::operator+=(const char* str)
- {
- append(str);
- return *this;
- }
- void string::insert(size_t pos, char ch)
- {
- assert(pos <= _size);
- if (_size == _capacity)
- {
- //扩容
- reserve(_capacity == 0 ? 4 : 2 * _capacity);
- }
- //挪动pos后面的元素
- int end = _size;
- while (end >= (int)pos)
- {
- _str[end + 1] = _str[end];
- end--;
- }
- _str[pos] = ch;//插入
- _size++;//更新_size
- }
- void string::insert(size_t pos, const char* str)
- {
- assert(pos <= _size);
- size_t len = strlen(str);
- if (_size + len > _capacity)
- {
- //扩容
- size_t newcapacity = 2 * _capacity;
- //扩2倍不够,需要多少阔多少
- if (newcapacity < len + _size)
- {
- newcapacity = len + _size;
- }
- reserve(newcapacity);
- }
- size_t end = _size + len;
- while (end > pos+len-1)
- {
- _str[end] = _str[end - len];
- end--;
- }
- for (size_t i = 0; i < len; i++)
- {
- _str[pos + i] = str[i];
- }
- _size += len;
- }
- void string::erase(size_t pos, size_t len)
- {
- assert(pos < _size);
- if (len >= _size - pos)
- {
- _str[pos] = '\0';
- _size = pos;
- }
- else
- {
- size_t end = pos + len;
- while (end<=_size)
- {
- _str[end - len] = _str[end];
- end++;
- }
- _size -= len;
- }
- }
- size_t string::find(char ch, size_t pos)
- {
- assert(pos < _size);
- for (size_t i = pos; i < _size; i++)
- {
- if (ch == _str[i])
- return i;
- }
- return npos;
- }
- size_t string::find(const char* str, size_t pos)
- {
- assert(pos<_size);
- const char* ptr = strstr(_str + pos, str);
- if (ptr == nullptr)
- {
- return npos;
- }
- else
- {
- return ptr - _str;
- }
- }
- string string::substr(size_t pos, size_t len)
- {
- assert(pos < _size);
- if (len > (_size - pos))
- {
- len = _size - pos;
- }
- string str;
- reserve(len);
- for (size_t i = 0; i < len; i++)
- {
- str += _str[pos + i];
- }
- return str;
- }
- bool operator==(const string& lhs, const string& rhs)
- {
- return strcmp(lhs.c_str(), rhs.c_str()) == 0;
- }
- bool operator!=(const string& lhs, const string& rhs)
- {
- return !(lhs == rhs);
- }
- bool operator>(const string& lhs, const string& rhs)
- {
- return !(lhs <= rhs);
- }
- bool operator<(const string& lhs, const string& rhs)
- {
- return strcmp(lhs.c_str(), rhs.c_str()) < 0;
- }
- bool operator<=(const string& lhs, const string& rhs)
- {
- return lhs < rhs || lhs == rhs;
- }
- bool operator>=(const string& lhs, const string& rhs)
- {
- return !(lhs < rhs);
- }
- ostream& operator<<(ostream& os, const string& s)
- {
- for(size_t i = 0; i < s.size(); i++)
- {
- os << s[i];
- }
- return os;
- }
- istream& operator>>(istream& is, string& s)
- {
- s.clear();
- int i = 0;
- char buffer[256];
- char ch;
- ch = is.get();
- while (ch != ' ' && ch != '\n')
- {
- buffer[i++] = ch;
- if (i == 255)
- {
- buffer[i] = '\0';
- s += buffer;
- i = 0;
- }
- ch = is.get();
- }
- if (i > 0)
- {
- buffer[i] = '\0';
- s += buffer;
- }
- return is;
- }
- istream& getline(istream& is, string& s, char delim)
- {
- s.clear();
- int i = 0;
- char buffer[256];
- char ch;
- ch = is.get();
- while (ch != delim)
- {
- buffer[i++] = ch;
- if (i == 255)
- {
- buffer[i] = '\0';
- s += buffer;
- i = 0;
- }
- ch = is.get();
- }
- if (i > 0)
- {
- buffer[i] = '\0';
- s += buffer;
- }
- return is;
- }
- void string::swap(string& s)
- {
- std::swap(_str, s._str);
- std::swap(_size, s._size );
- std::swap(_capacity, s._capacity);
- }
- }
复制代码 测试:test.c
5.写时拷贝
 写时拷贝就是一种拖延症,是在浅拷贝的基础之上增加了引用计数的方式来实现的。
引用计数:用来记载资源使用者的个数。在构造时,将资源的计数给成1,每增加一个对象使用该资源,就给计数增加1,当某个对象被销毁时,先给该计数减1,然后再查抄是否需要释放资源,如果计数为1,说明该对象时资源的末了一个使用者,将该资源释放;否则就不能释放,因为另有其他对象在使用该资源。
- #include <iostream>
- #include <cstring>
- #include <atomic>
- class CowString {
- public:
- // 默认构造函数
- CowString() : data(nullptr), length(0), ref_count(new std::atomic<int>(1)) {}
- // 构造函数,接受C风格字符串
- CowString(const char* str) {
- if (str) {
- length = std::strlen(str);
- data = new char[length + 1];
- std::strcpy(data, str);
- ref_count = new std::atomic<int>(1);
- }
- else {
- data = nullptr;
- length = 0;
- ref_count = new std::atomic<int>(1);
- }
- }
- // 拷贝构造函数
- CowString(const CowString& other) : data(other.data), length(other.length), ref_count(other.ref_count) {
- (*ref_count)++; // 增加引用计数
- }
- // 移动构造函数
- CowString(CowString&& other) noexcept : data(other.data), length(other.length), ref_count(other.ref_count) {
- other.data = nullptr;
- other.length = 0;
- other.ref_count = new std::atomic<int>(1); // 重置移动后的对象为独立状态
- }
- // 析构函数
- ~CowString() {
- if (data && --(*ref_count) == 0) { // 当引用计数为零时释放内存
- delete[] data;
- delete ref_count;
- }
- }
- // 赋值运算符
- CowString& operator=(const CowString& other) {
- if (this != &other) { // 防止自我赋值
- CowString temp(other); // 使用拷贝构造函数创建临时对象
- std::swap(data, temp.data);
- std::swap(length, temp.length);
- std::swap(ref_count, temp.ref_count);
- }
- return *this;
- }
- // 移动赋值运算符
- CowString& operator=(CowString&& other) noexcept {
- if (this != &other) {
- delete[] data; // 释放当前数据(如果存在)
- data = other.data;
- length = other.length;
- ref_count = other.ref_count;
- // 重置移动后的对象为独立状态
- other.data = nullptr;
- other.length = 0;
- other.ref_count = new std::atomic<int>(1);
- }
- return *this;
- }
- // 获取C风格字符串
- const char* c_str() const {
- return data;
- }
- // 获取字符串长度
- size_t size() const {
- return length;
- }
- // ... 其他成员函数(如operator+,substr等)可以按需添加 ...
- private:
- char* data; // 字符数据
- size_t length; // 字符串长度
- std::atomic<int>* ref_count; // 引用计数(使用原子操作以保证线程安全)
- };
- int main() {
- CowString str1("Hello, World!");
- CowString str2 = str1; // 使用拷贝构造函数
- std::cout << "str1: " << str1.c_str() << std::endl;
- std::cout << "str2: " << str2.c_str() << std::endl;
- // 在这里,str1和str2共享相同的数据
- // 修改str1会导致数据拷贝
- char* temp = new char[str1.size() + 1];
- std::strcpy(temp, str1.c_str());
- temp[5] = 'C++'; // 修改拷贝的数据以避免未定义行为(不能直接修改共享数据)
- // 注意:下面的操作是错误的,因为它直接修改了共享的数据,这在实际COW实现中是不允许的。
- // 为了演示,我们暂时这样做,但在真正的COW实现中,你应该先执行深拷贝再修改。
- // data[5] = 'C'; // 错误!这将直接修改str1和str2共享的数据。
- // 正确的做法是先深拷贝再修改(这里只是演示,所以跳过深拷贝步骤)
- // CowString str1_copy = str1; // 深拷贝
- // str1_copy.data[5] = 'C'; // 修改深拷贝后的数据
- // 由于我们直接修改了共享数据(上面的错误做法),下面的输出将是不确定的。
- // 在真正的COW实现中,你应该避免这种情况。
- std::cout << "After incorrect modification: " << std::endl;
- std::cout << "str1: " << str1.c_str() << std::endl; // 输出可能是不确定的
- std::cout << "str2: " << str2.c_str() << std::endl; // 输出可能是不确定的
- // 清理内存(在main函数结束时,所有CowString对象都会被销毁,并释放内存)
- delete[] temp;
- return 0;
- }
- // 注意:上面的代码包含了一个错误示例,即直接修改共享数据。
- // 在真正的COW实现中,你应该在修改前检查引用计数,并在需要时进行深拷贝。
- // 此外,上面的代码没有实现完整的COW字符串类,比如缺少对operator+等的支持。
- // 这个示例仅用于教学目的,展示了COW的基本概念。
复制代码
免责声明:如果侵犯了您的权益,请联系站长,我们会及时删除侵权内容,谢谢合作!更多信息从访问主页:qidao123.com:ToB企服之家,中国第一个企服评测及商务社交产业平台。 |