C++ 自定义字符串类 MyString 实现详解

本文将使用 char* 存储字符串内容，实现一个自定义的字符串对象 MyString。我们将实现构造函数、拷贝构造函数、析构函数以及相关函数，例如比较大小、合并字符串、访问字符等。

类声明

class MyString {
public:
    MyString(); //构造函数
    ~MyString(); //析构函数
    MyString(const char* pstr); //构造函数
    MyString(const MyString& str); //拷贝构造函数
    //赋值函数
    MyString& operator=(const MyString& str);
    int size() const; //返回字符串长度
    const char* c_str() const; //返回字符串首地址
    // 比较大小
    bool operator<(const MyString& str) const;
    bool operator==(const MyString& str) const;
    bool operator>(const MyString& str) const;
    bool operator<=(const MyString& str) const;
    bool operator>=(const MyString& str) const;
    bool operator!=(const MyString& str) const;
    //合并字符串
    MyString operator+(const MyString& str) const;
    MyString& operator+=(const MyString& str);
    //返回某个字符，从0开始
    char operator[](int index) const;
    char& operator[](int index);
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const MyString& str); //输出字符串
private:
    char* m_pstr;
};

类实现

#include <cstring>
#include <iostream>
using namespace std;

class MyString {
public:
    // 构造函数
    MyString() : m_pstr(nullptr) {}
    MyString(const char* pstr) : m_pstr(nullptr) {
        if (pstr) {
            m_pstr = new char[strlen(pstr) + 1];
            strcpy(m_pstr, pstr);
        }
    }
    // 拷贝构造函数
    MyString(const MyString& str) : m_pstr(nullptr) {
        if (str.m_pstr) {
            m_pstr = new char[strlen(str.m_pstr) + 1];
            strcpy(m_pstr, str.m_pstr);
        }
    }
    // 析构函数
    ~MyString() {
        if (m_pstr) {
            delete[] m_pstr;
            m_pstr = nullptr;
        }
    }
    // 赋值函数
    MyString& operator=(const MyString& str) {
        if (this != &str) {
            MyString temp(str);
            swap(m_pstr, temp.m_pstr);
        }
        return *this;
    }
    // 返回字符串长度
    int size() const {
        return m_pstr ? strlen(m_pstr) : 0;
    }
    // 返回字符串首地址
    const char* c_str() const {
        return m_pstr;
    }
    // 比较大小
    bool operator<(const MyString& str) const {
        return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) < 0;
    }
    bool operator==(const MyString& str) const {
        return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) == 0;
    }
    bool operator>(const MyString& str) const {
        return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) > 0;
    }
    bool operator<=(const MyString& str) const {
        return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) <= 0;
    }
    bool operator>=(const MyString& str) const {
        return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) >= 0;
    }
    bool operator!=(const MyString& str) const {
        return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) != 0;
    }
    // 合并字符串
    MyString operator+(const MyString& str) const {
        MyString temp;
        if (m_pstr && str.m_pstr) {
            temp.m_pstr = new char[strlen(m_pstr) + strlen(str.m_pstr) + 1];
            strcpy(temp.m_pstr, m_pstr);
            strcat(temp.m_pstr, str.m_pstr);
        }
        return temp;
    }
    MyString& operator+=(const MyString& str) {
        if (m_pstr && str.m_pstr) {
            char* temp = new char[strlen(m_pstr) + strlen(str.m_pstr) + 1];
            strcpy(temp, m_pstr);
            strcat(temp, str.m_pstr);
            delete[] m_pstr;
            m_pstr = temp;
        }
        return *this;
    }
    // 返回某个字符，从0开始
    char operator[](int index) const {
        if (m_pstr && index >= 0 && index < strlen(m_pstr)) {
            return m_pstr[index];
        }
        return '\0';
    }
    char& operator[](int index) {
        static char nullchar = '\0';
        if (m_pstr && index >= 0 && index < strlen(m_pstr)) {
            return m_pstr[index];
        }
        return nullchar;
    }
    // 输出字符串
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const MyString& str) {
        if (str.m_pstr) {
            os << str.m_pstr;
        }
        return os;
    }
private:
    char* m_pstr;
};

代码分析：

构造函数： 负责初始化 m_pstr 指针，并根据传入的字符串指针进行内存分配和字符串复制。
拷贝构造函数： 负责深拷贝传入的 MyString 对象，避免浅拷贝导致的内存错误。
析构函数： 负责释放 m_pstr 指针指向的内存空间。
赋值函数： 负责将传入的 MyString 对象的内容复制到当前对象，避免浅拷贝。
size() 函数： 使用 strlen 函数返回字符串长度。
c_str() 函数： 返回 m_pstr 指针指向的字符串首地址。
比较大小运算符： 使用 strcmp 函数比较字符串大小。
合并字符串运算符： 使用 strcpy 和 strcat 函数合并字符串。
访问字符运算符： 通过下标访问字符串中的字符。
输出运算符： 使用 friend 函数重载输出运算符，方便输出字符串。

注意事项：

str 函数应通过引用传递，避免不必要的拷贝操作，提高效率。
c_str 和 size 函数应该是 const 成员函数，因为它们不应该修改成员变量。

优化代码

bool operator<(const MyString& str) const {
    return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) < 0;
}
bool operator==(const MyString& str) const {
    return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) == 0;
}
bool operator>(const MyString& str) const {
    return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) > 0;
}
bool operator<=(const MyString& str) const {
    return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) <= 0;
}
bool operator>=(const MyString& str) const {
    return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) >= 0;
}
bool operator!=(const MyString& str) const {
    return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) != 0;
}

总结

本文详细介绍了使用 char* 存储字符串内容，实现自定义字符串类 MyString 的方法。通过该类，我们可以实现字符串的各种操作，包括比较大小、合并字符串、访问字符等。同时，我们还学习了如何通过引用传递参数以提高效率，以及 const 成员函数的使用场景。