詳解C++中String類模擬實現(xiàn)以及深拷貝淺拷貝

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C語言|點擊：次

詳解C++中String類模擬實現(xiàn)以及深拷貝淺拷貝

在C語言中/C++中，字符串是一個應(yīng)用很廣泛的類型，也是很基礎(chǔ)的類型，C語言并沒有直接處理字符串的操作而是采用字符指針和字符串數(shù)組進行操作，而在C++中標準庫為我們封裝了一個字符串的類供我們使用，使用需要#inlcude <string>頭文件。我們也可以自己模擬實現(xiàn)一個簡單的String類。

在模擬實現(xiàn)String類的過程中，不可避免的會遇到深拷貝淺拷貝的問題，下面就深拷貝淺拷貝做一個簡介。所謂深拷貝淺拷貝，簡單來說就是淺拷貝只是簡單的將值拷貝過來，用一個對象初始化另一個對象，只復(fù)制了成員，并沒有復(fù)制資源，使兩個對象同時指向了同一資源的。而深拷貝則是將資源和值一塊拷貝過來，此時兩個對象各自占用資源，盡管值相同，但是互不影響。

下面通過代碼進行對比：

//淺拷貝 
class String { 
public: 
  String(const char* s = "") 
  { 
    if (NULL == s) { 
      _pStr = new char[1]; 
      *_pStr = '\0'; 
    } 
    else { 
      _pStr = new char[strlen(s) + 1]; 
      strcpy(_pStr, s); 
    } 
  } 
  String(const String& s) 
  { 
    _pStr = s._pStr; 
  } 
  String& operator=(const String& s) 
  { 
    if (this != &s) { 
      _pStr = s._pStr; 
    } 
    return *this; 
  } 
  ~String() 
  { 
    if (NULL != _pStr) { 
      delete[] _pStr; 
      _pStr = NULL; 
    } 
  } 
 
private: 
  char* _pStr; 
};

//深拷貝 
class String { 
public: 
  String(const char* s = "") 
  { 
    if (NULL == s) { 
      _pStr = new char[1]; 
      *_pStr = '\0'; 
    } 
    else { 
      _pStr = new char[strlen(s) + 1]; 
      strcpy(_pStr, s); 
    } 
  } 
  String(const String& s) : _pStr(new char[strlen(s._pStr) + 1]) 
  { 
    strcpy(_pStr, s._pStr); 
  } 
  String& operator=(const String& s) 
  { 
    if (this != &s) { //先申請空間將s的內(nèi)容拷貝到一個臨時變量再去釋放原有的空間 
      char* temp = new char[strlen(s._pStr) + 1];//防止申請空間失敗連原有的空間都沒了 
      strcpy(temp, s._pStr); 
      delete[] _pStr; 
      _pStr = NULL; 
      _pStr = temp; 
    } 
    return *this; 
  } 
  ~String() 
  { 
    if (NULL != _pStr) { 
      delete[] _pStr; 
      _pStr = NULL; 
    } 
  } 
private: 
  char* _pStr; 
};

由圖可以看出，淺拷貝使得多個對象指向一塊空間，然而當最后析構(gòu)的時候，比如c先釋放空間，而a，b卻不知道還要釋放空間便會產(chǎn)生重復(fù)釋放同一內(nèi)存的錯誤。為此，我們可以對淺拷貝進行一個優(yōu)化，例如在私有成員中加入一個int*
pCount來標記一塊空間被幾個對象占用，當只有一個對象占用如果進行析構(gòu)便可釋放空間，否則只對*pCount--。

//淺拷貝優(yōu)化--帶有計數(shù)版本的String類，用指針指向計數(shù)的空間 
class String { 
public: 
  String(const char* s = "") : _pCount(new int(1)) 
  { 
    if (NULL == s) { 
      _pStr = new char[1]; 
      *_pStr = '\0'; 
    } 
    else { 
      _pStr = new char[strlen(s) + 1]; 
      strcpy(_pStr, s); 
    } 
  } 
  String(const String& s) 
  { 
    _pStr = s._pStr; 
    _pCount = s._pCount; 
    (*_pCount)++; 
  } 
  String& operator=(const String& s) 
  { 
    if (this != &s) { 
      if (--(*_pCount) == 0) { 
        delete[] _pStr; 
        delete _pCount; 
      } 
      _pStr = s._pStr; 
      _pCount = s._pCount; 
      (*_pCount)++; 
    } 
    return *this; 
  } 
  ~String() 
  { 
    if (NULL != _pStr && --(*_pCount) == 0) { 
      delete[] _pStr; 
      delete _pCount; 
    } 
    _pCount = NULL; 
    _pStr = NULL; 
  } 
 
private: 
  char* _pStr; 
  int* _pCount; 
};

最后再給出一種深拷貝的簡潔版本，通過調(diào)用swap來簡化操作，代碼如下：

//深拷貝的簡潔寫法 
class String { 
public: 
  String(const char* s = "") 
  { 
    if (NULL == s) { 
      _pStr = new char[1]; 
      *_pStr = '\0'; 
    } 
    else { 
      _pStr = new char[strlen(s) + 1]; 
      strcpy(_pStr, s); 
    } 
  } 
  String(String& s) :_pStr(NULL)//必須對_pStr初始化，防止釋放隨機值的空間 
  { 
    String temp(s._pStr); 
    swap(_pStr, temp._pStr); 
  } 
  String& operator=(String& s) 
  { 
    if (this != &s) {  
      swap(_pStr, s._pStr); 
    } 
    return *this; 
  } 
  ~String() 
  { 
    if (NULL != _pStr) { 
      delete[] _pStr; 
      _pStr = NULL; 
    } 
  } 
private: 
  char* _pStr; 
};

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