快捷導(dǎo)航

分享C++面試中string類的一種正確寫(xiě)法

更新時(shí)間：2013年11月06日 22:25:08 作者：

C++ 的一個(gè)常見(jiàn)面試題是讓你實(shí)現(xiàn)一個(gè) String 類，限于時(shí)間，不可能要求具備 std::string 的功能，但至少要求能正確管理資源

具體來(lái)說(shuō)：

能像 int 類型那樣定義變量，并且支持賦值、復(fù)制。
能用作函數(shù)的參數(shù)類型及返回類型。
能用作標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)容器的元素類型，即 vector/list/deque 的 value_type。（用作 std::map 的 key_type 是更進(jìn)一步的要求，本文從略）。
換言之，你的 String 能讓以下代碼編譯運(yùn)行通過(guò)，并且沒(méi)有內(nèi)存方面的錯(cuò)誤。

復(fù)制代碼代碼如下:

void foo(String x)  
{  
}  

void bar(const String& x)  
{  
}  

String baz()  
{  
  String ret("world");  
  return ret;  
}  

int main()  
{  
  String s0;  
  String s1("hello");  
  String s2(s0);  
  String s3 = s1;  
  s2 = s1;  

  foo(s1);  
  bar(s1);  
  foo("temporary");  
  bar("temporary");  
  String s4 = baz();  

  std::vector<String> svec;  
  svec.push_back(s0);  
  svec.push_back(s1);  
  svec.push_back(baz());  
  svec.push_back("good job");  
} 

本文給出我認(rèn)為適合面試的答案，強(qiáng)調(diào)正確性及易實(shí)現(xiàn)（白板上寫(xiě)也不會(huì)錯(cuò)），不強(qiáng)調(diào)效率。某種意義上可以說(shuō)是以時(shí)間（運(yùn)行快慢）換空間（代碼簡(jiǎn)潔）。

首先選擇數(shù)據(jù)成員，最簡(jiǎn)單的 String 只有一個(gè) char* 成員變量。好處是容易實(shí)現(xiàn)，壞處是某些操作的復(fù)雜度較高（例如 size() 會(huì)是線性時(shí)間）。為了面試時(shí)寫(xiě)代碼不出錯(cuò)，本文設(shè)計(jì)的 String 只有一個(gè) char* data_成員。而且規(guī)定 invariant 如下：一個(gè) valid 的 string 對(duì)象的 data_ 保證不為 NULL，data_ 以 '\0' 結(jié)尾，以方便配合 C 語(yǔ)言的 str*() 系列函數(shù)。

其次決定支持哪些操作，構(gòu)造、析構(gòu)、拷貝構(gòu)造、賦值這幾樣是肯定要有的（以前合稱 big three，現(xiàn)在叫 copy control）。如果鉆得深一點(diǎn)，C++11的移動(dòng)構(gòu)造和移動(dòng)賦值也可以有。為了突出重點(diǎn)，本文就不考慮 operator[] 之類的重載了。

這樣代碼基本上就定型了：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include <utility>  
#include <string.h>  

class String  
{  
 public:  
  String()  
    : data_(new char[1])  
  {  
    *data_ = '\0';  
  }  

  String(const char* str)  
    : data_(new char[strlen(str) + 1])  
  {  
    strcpy(data_, str);  
  }  

  String(const String& rhs)  
    : data_(new char[rhs.size() + 1])  
  {  
    strcpy(data_, rhs.c_str());  
  }  
  /* Delegate constructor in C++11  
  String(const String& rhs)  
    : String(rhs.data_)  
  {  
  }  
  */  

  ~String()  
  {  
    delete[] data_;  
  }  

  /* Traditional:  
  String& operator=(const String& rhs)  
  {  
    String tmp(rhs);  
    swap(tmp);  
    return *this;  
  }  
  */  
  String& operator=(String rhs) // yes, pass-by-value  
  {  
    swap(rhs);  
    return *this;  
  }  

  // C++ 11  
  String(String&& rhs)  
    : data_(rhs.data_)  
  {  
    rhs.data_ = nullptr;  
  }  

  String& operator=(String&& rhs)  
  {  
    swap(rhs);  
    return *this;  
  }  

  // Accessors  

  size_t size() const  
  {  
    return strlen(data_);  
  }  

  const char* c_str() const  
  {  
    return data_;  
  }  

  void swap(String& rhs)  
  {  
    std::swap(data_, rhs.data_);  
  }  

 private:  
  char* data_;  
}; 

注意代碼的幾個(gè)要點(diǎn)：

只在構(gòu)造函數(shù)里調(diào)用 new char[]，只在析構(gòu)函數(shù)里調(diào)用 delete[]。
賦值操作符采用了《C++編程規(guī)范》推薦的現(xiàn)代寫(xiě)法。
每個(gè)函數(shù)都只有一兩行代碼，沒(méi)有條件判斷。
析構(gòu)函數(shù)不必檢查 data_ 是否為 NULL。
構(gòu)造函數(shù) String(const char* str) 沒(méi)有檢查 str 的合法性，這是一個(gè)永無(wú)止境的爭(zhēng)論話題。這里在初始化列表里就用到了 str，因此在函數(shù)體內(nèi)用 assert() 是無(wú)意義的。
這恐怕是最簡(jiǎn)潔的 String 實(shí)現(xiàn)了。

練習(xí)1：增加 operator==、operator<、operator[] 等操作符重載。

練習(xí)2：實(shí)現(xiàn)一個(gè)帶 int size_; 成員的版本，以空間換時(shí)間。

練習(xí)3：受益于右值引用及移動(dòng)語(yǔ)意，在 C++11 中對(duì) String 實(shí)施直接插入排序的性能比C++98/03要高，試編程驗(yàn)證之。（g++的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)也用到了此技術(shù)。）

陳皓注：同時(shí)，大家可以移步看看我的一篇老文《STL中String類的問(wèn)題》

原文鏈接：http://coolshell.cn/articles/10478.html

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