C++自定义字符串类MyString：实现与优化

本文将使用char*实现一个自定义的C++字符串类MyString，并详细介绍其构造函数、拷贝构造函数、析构函数以及其他常用函数的实现。

1. 类声明

#include <cstring>
#include <iostream>

using namespace std;

class MyString {
public:
    // 构造函数
    MyString(); 
    MyString(const char* pstr); 
    // 拷贝构造函数
    MyString(const MyString& str); 
    // 析构函数
    ~MyString(); 
    // 赋值函数
    MyString& operator=(const MyString& str); 
    // 返回字符串长度
    int size() const; 
    // 返回字符串首地址
    const char* c_str() const; 
    // 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); 
    // 输出字符串
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const MyString& str); 
private:
    char* m_pstr;
};

2. 函数实现

#include 'MyString.h'

// 构造函数
MyString::MyString() : m_pstr(nullptr) {}

MyString::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::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::~MyString() {
    if (m_pstr) {
        delete[] m_pstr;
        m_pstr = nullptr;
    }
}

// 赋值函数
MyString& 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 MyString::size() const {
    return m_pstr ? strlen(m_pstr) : 0;
}

// 返回字符串首地址
const char* MyString::c_str() const {
    return m_pstr;
}

// 比较大小
bool MyString::operator<(const MyString& str) const {
    return strcmp(m_pstr, str.m_pstr) < 0;
}

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

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

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

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

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

// 合并字符串
MyString 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& 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 MyString::operator[](int index) const {
    if (m_pstr && index >= 0 && index < strlen(m_pstr)) {
        return m_pstr[index];
    }
    return '�';
}

char& MyString::operator[](int index) {
    static char nullchar = '�';
    if (m_pstr && index >= 0 && index < strlen(m_pstr)) {
        return m_pstr[index];
    }
    return nullchar;
}

// 输出字符串
ostream& operator<<(ostream& os, const MyString& str) {
    if (str.m_pstr) {
        os << str.m_pstr;
    }
    return os;
}

3. 代码解释

构造函数: 初始化 m_pstr 为空指针，或根据传入的 char* 分配内存并复制字符串内容。
拷贝构造函数: 根据传入的 MyString 对象复制字符串内容，避免浅拷贝问题。
析构函数: 释放 m_pstr 指向的内存，避免内存泄漏。
赋值运算符: 使用深拷贝确保正确赋值，并利用 swap 函数优化性能。
其他函数: 实现字符串长度获取、字符串首地址获取、字符串比较、字符串拼接、字符访问等功能。

4. 优化与注意事项

使用深拷贝避免内存问题。
在析构函数中将 m_pstr 设置为 nullptr，防止野指针。
在 operator[] 中进行边界检查，提高代码健壮性。
可以考虑添加移动构造函数和移动赋值运算符，进一步优化性能。

总结: 本文详细介绍了如何使用 char* 实现一个自定义的 C++ 字符串类 MyString，并涵盖了内存管理、代码优化等方面的注意事项。通过学习本例，读者可以更深入地理解 C++ 类和对象的概念，以及如何编写高效、安全的代码。