二十一、字符串类的创建

1、C语言存在的问题

• C语言不支持真正意义上的字符串
• C语言用字符数组和一组函数实现字符串操作
• C语言不支持自定义类型，无法获得字符串类型

C++可以通过类完成字符串类型的定义，但是原生类型系统并没有包含字符串类型，而是在STL库中。

但是不同的应用中，可能会使用不同的库。

2、字符串类的设计

String类继承自顶层父类Object，具体实现时依赖于C语言关于字符串函数的一个包，即关于字符串的函数集。

class String : public Object
{
protected:
    char* m_str;    // 指向字符串，字符串的具体表现形式就是字符数组
    int m_length;

    void init(const char *s);

  public:
    String();
    String(const char *s);
    String(const String &s);
    int length() const;
    const char *str() const;

    // 比较操作符重载函数
    // 加法操作符重载函数
    // 赋值操作符重载函数
    
    ~String() { }
};

字符串类创建的注意事项：

• 无缝实现String对象与char* 字符串的互操作
• 操作符重载函数要考虑是否支持const版本
• 通过C语言中的字符串函数实现String的成员函数

本质：使用面向对象的技术，对C语言中相关字符串函数进行封装

目标：高效地实现代码复用

3、字符串的具体实现

// DTString.h
#ifndef STRING_H
#define STRING_H

#include "Object.h"

namespace DTLib
{

class String : public Object
{
protected:
  char *m_str; // 指向字符串，字符串的具体表现形式就是字符数组
  int m_length;

  void init(const char *s); // 初始化函数

public:
  String();
  String(char c);
  String(const char *s);
  String(const String &s);
  int length() const;
  const char *str() const;

  // 比较操作符重载函数
  bool operator==(const String &s) const;
  bool operator==(const char *s) const; // 针对char*

  bool operator!=(const String &s) const;
  bool operator!=(const char *s) const; // 针对char*

  bool operator>(const String &s) const;
  bool operator>(const char *s) const; // 针对char*

  bool operator<(const String &s) const;
  bool operator<(const char *s) const; // 针对char*

  bool operator>=(const String &s) const;
  bool operator>=(const char *s) const; // 针对char*

  bool operator<=(const String &s) const;
  bool operator<=(const char *s) const; // 针对char*
  // 加法操作符重载函数

  String operator+(const String &s);
  String operator+(const char *s);
  String operator+=(const String &s);
  String operator+=(const char *s);

  // 赋值操作符重载函数 3种
  String operator=(const String &s);
  String operator=(const char *s);
  String operator=(char c);

  ~String();
};

} // namespace DTLib

#endif // !STRING_H


// DTString.cpp

#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include "DTString.h"
#include "Exception.h"

using namespace std;

namespace DTLib
{

// 使用参数s来具体产生当前字符串对象中的数据
void String::init(const char *s) // 初始化函数
{
    m_str = strdup(s); // 将s复制一份出来
    if (m_str)
    { // 复制成功
        m_length = strlen(m_str);
    }
    else
    {
        THROW_EXCEPTION(NoEnoughMemoryException, "No memory to creat String Object...");
    }
}
String::String()
{
    init("");
}

String::String(const char c)
{
    // 字符数组模拟字符串
    // 构造字符串
    char s[] = {c, ''};
    init(s);
}
String::String(const char *s)
{
    // 防止s是空指针，空指针转换成空字符串
    init(s ? s : "");
}
String::String(const String &s)
{
    init(s.m_str);
}

int String::length() const
{
    return m_length;
}
const char *String::str() const
{
    return m_str; // 直接返回成员指针
}

bool String::operator==(const String &s) const
{
    return (strcmp(m_str, s.m_str) == 0);
}
bool String::operator==(const char *s) const // 针对char*
{
    return (strcmp(m_str, s ? s : "") == 0);
}

bool String::operator!=(const String &s) const
{
    return !(*this == s);
}
bool String::operator!=(const char *s) const // 针对char*
{
    return !(*this == s);
}

bool String::operator>(const String &s) const
{
    return (strcmp(m_str, s.m_str) > 0);
}
bool String::operator>(const char *s) const // 针对char*
{
    return (strcmp(m_str, s ? s : "") > 0);
}

bool String::operator<(const String &s) const
{
    return (strcmp(m_str, s.m_str) < 0);
}
bool String::operator<(const char *s) const // 针对char*
{
    return (strcmp(m_str, s ? s : "") < 0);
}

bool String::operator>=(const String &s) const
{
    return (strcmp(m_str, s.m_str) >= 0);
}
bool String::operator>=(const char *s) const // 针对char*
{
    return (strcmp(m_str, s ? s : "") >= 0);
}

bool String::operator<=(const String &s) const
{
    return (strcmp(m_str, s.m_str) <= 0);
}
bool String::operator<=(const char *s) const // 针对char*
{
    return (strcmp(m_str, s ? s : "") <= 0);
}

// 加法
String String::operator+(const String &s)
{
    return (*this + s.m_str);
}

String String::operator+(const char *s)
{
    String ret;
    int len = m_length + strlen(s ? s : "");

    char *str = reinterpret_cast<char *>(malloc(len + 1));
    if (str)
    {
        // 调用字符串相关函数
        strcpy(str, m_str);
        strcat(str, s ? s : "");
        // str保存拼接后的结果
        free(ret.m_str);
        ret.m_str = str;
        ret.m_length = len;
    }
    else
    {
        THROW_EXCEPTION(NoEnoughMemoryException, "No memory to add String values...");
    }

    return ret;
}

String String::operator+=(const String &s)
{
    return (*this = *this + s.m_str);
}

String String::operator+=(const char *s)
{
    return (*this = *this + s);
}

// 重载赋值操作符
String String::operator=(const String &s)
{
    return (*this = s.m_str);
}

String String::operator=(const char *s)
{
    if (m_str != s)
    {
        char *str = strdup(s ? s : "");
        if (str)
        {
            free(m_str);
            m_str = str;
            m_length = strlen(str);
        }
        else
        {
            THROW_EXCEPTION(NoEnoughMemoryException, "No memory to assign new String value...");
        }
    }
    return *this;
}

String String::operator=(char c)
{
    char s[] = {c, ''};
    return (*this = s);
}

String::~String()
{
    free(m_str);
}

} // namespace DTLib

4、小结

C/C++语言本身不支持字符串类类型

C语言通过字符数组和一组函数支持字符串操作

C++通过自定义字符串类型支持字符串操作

字符串类型通过C语言中的字符串函数实现