仿照标准字符串类string，设计一个自己的字符串类String

本文将介绍如何仿照标准字符串类string，设计一个自己的字符串类String。String类主要实现了字符串复制、赋值、连接、下标访问、比较、输入输出等功能，并使用运算符重载来简化字符串操作。

String类设计

String类的数据成员是一个字符指针，它可以动态分配内存来适应不同的字符串长度。

String类实现

String.h 文件：

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;

class String
{
public:
    String(const char* str = "");
    String(const String& other);
    ~String();
    String& operator=(const char* str);
    String& operator=(const String& other);
    String operator+(const char* str);
    String operator+(const String& other);
    String& operator+=(const char* str);
    String& operator+=(const String& other);
    char& operator[](int index);
    bool operator==(const char* str);
    bool operator==(const String& other);
    bool operator<(const char* str);
    bool operator<(const String& other);
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const String& str);
    friend istream& operator>>(istream& is, String& str);
private:
    char* m_data;
};

String.cpp 文件：

#include "String.h"
#include<cstring>

String::String(const char* str)
{
    if (str == nullptr)
    {
        m_data = new char[1];
        *m_data = '\0';
    }
    else
    {
        int length = strlen(str);
        m_data = new char[length + 1];
        strcpy(m_data, str);
    }
}

String::String(const String& other)
{
    int length = strlen(other.m_data);
    m_data = new char[length + 1];
    strcpy(m_data, other.m_data);
}

String::~String()
{
    delete[] m_data;
}

String& String::operator=(const char* str)
{
    if (m_data == str)
    {
        return *this;
    }
    delete[] m_data;
    if (str == nullptr)
    {
        m_data = new char[1];
        *m_data = '\0';
    }
    else
    {
        int length = strlen(str);
        m_data = new char[length + 1];
        strcpy(m_data, str);
    }
    return *this;
}

String& String::operator=(const String& other)
{
    if (m_data == other.m_data)
    {
        return *this;
    }
    delete[] m_data;
    int length = strlen(other.m_data);
    m_data = new char[length + 1];
    strcpy(m_data, other.m_data);
    return *this;
}

String String::operator+(const char* str)
{
    String newstr;
    if (str == nullptr)
    {
        newstr = *this;
        return newstr;
    }
    int length1 = strlen(m_data);
    int length2 = strlen(str);
    newstr.m_data = new char[length1 + length2 + 1];
    strcpy(newstr.m_data, m_data);
    strcat(newstr.m_data, str);
    return newstr;
}

String String::operator+(const String& other)
{
    String newstr;
    int length1 = strlen(m_data);
    int length2 = strlen(other.m_data);
    newstr.m_data = new char[length1 + length2 + 1];
    strcpy(newstr.m_data, m_data);
    strcat(newstr.m_data, other.m_data);
    return newstr;
}

String& String::operator+=(const char* str)
{
    if (str == nullptr)
    {
        return *this;
    }
    int length1 = strlen(m_data);
    int length2 = strlen(str);
    char* temp = new char[length1 + length2 + 1];
    strcpy(temp, m_data);
    strcat(temp, str);
    delete[] m_data;
    m_data = temp;
    return *this;
}

String& String::operator+=(const String& other)
{
    int length1 = strlen(m_data);
    int length2 = strlen(other.m_data);
    char* temp = new char[length1 + length2 + 1];
    strcpy(temp, m_data);
    strcat(temp, other.m_data);
    delete[] m_data;
    m_data = temp;
    return *this;
}

char& String::operator[](int index)
{
    return m_data[index];
}

bool String::operator==(const char* str)
{
    return strcmp(m_data, str) == 0;
}

bool String::operator==(const String& other)
{
    return strcmp(m_data, other.m_data) == 0;
}

bool String::operator<(const char* str)
{
    return strcmp(m_data, str) < 0;
}

bool String::operator<(const String& other)
{
    return strcmp(m_data, other.m_data) < 0;
}

ostream& operator<<(ostream& os, const String& str)
{
    os << str.m_data;
    return os;
}

istream& operator>>(istream& is, String& str)
{
    char temp[1000];
    is >> temp;
    str = temp;
    return is;
}

测试代码：

#include<iostream>
#include "String.h"
using namespace std;

int main()
{
    String str1("abcd");
    String str2 = str1;
    String str3;
    str3 = "efgh";
    cout << str1 << endl;
    cout << str2 << endl;
    cout << str3 << endl;
    String str4 = str1 + str2;
    cout << str4 << endl;
    str2 += str3;
    cout << str2 << endl;
    cout << str1[2] << endl;
    cout << (str1 == str2) << endl;
    cout << (str1 < str2) << endl;
    String str5;
    cin >> str5;
    cout << str5 << endl;
    return 0;
}

输出结果：

abcd abcd efgh abcdabcd abcdefgh c 0 1 hello hello

总结

通过上面的代码，我们实现了String类，并对常用的字符串操作进行了运算符重载。String类的设计和实现可以帮助我们更好地处理字符串，提高代码的可读性和效率。

扩展

除了上面提到的功能，还可以为String类添加更多功能，例如：

• 字符串大小写转换
• 字符串查找
• 字符串分割
• 字符串格式化
• 字符串比较（忽略大小写）
• ...

注意事项

• 在进行字符串操作时，要特别注意内存管理，避免内存泄漏。
• 为了提高效率，可以考虑使用一些优化技巧，例如字符串缓存机制。
• 可以根据实际需求进行定制，例如添加一些特定功能的成员函数。