自定义实现字符串string的接口

用char*管理String类的内存，new动态分配，在析构函数中delete char*指向的new出来的内存，一个string类需要实现那些接口可参考标准库里的string:  http://www.cplusplus.com/reference/string/string/ 

• 实现思路是：在创建String、String需要伸缩（如赋值时需要调整大小、字符串相加也需要更大的空间）时重新new内存，并释放掉原有内存；标准库string的空间是预先分配的，有多余的空间可用，如果string需要伸缩，就开辟新的内存空间。

• >>重载的思路是：用cin.getline来读取标准输入到字符指针指向的空间——空间有个预设的大小，如100，可以接收包含有空格的字符串

• String初始化为空字符串（"\0"或 ""是等价的），也需要new字符数组，这样才能delete，如果用char *data="\0"，不能用delete释放不是new出来的内存

• []需要重载两个版本，const版本 const char& operator[](size_t index) const; const成员函数的this指针隐式的转换为指向常量的指针： operator(const  String *this, size_t index)，const对象只能调用const menber function

• 不需要重载解引用*和取地址&，它们对自定义的类型也支持
• +=调用了operator+，问为什么operator+要返回引用，而不能返回对象？
• 没有实现重载的relational operators
• 相比标准库，自定义的String实现的接口很少，似乎什么都做不了，只能创建，赋值，输出，访问元素，甚至连标准库里的string开发中也不好用：为什么大多数的C++的开源库都喜欢自己实现一个string？ 
• new管理内存是否存在memory leak，是否有隐含的错误？

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<cstdio>
#include<complex>
#include<new>
#include<memory>
#include<exception>
using namespace std;
// interfaces should supported 
//用char*管理内存
class String
{
public:
    String();
    String(const char*s);
    String(size_t n, const char c);//用字符c填充String
    String(const String&s);
    String& operator=(const String&rhs);
    String& operator=(const char*c);
    char& operator[](size_t index);//要提供[]的两个版本
    const char& operator[](size_t index)const;
    String & operator*();//解引用重载是多余的，语言本身支持对所有类型的指针解引用，包括了自定义类型
    String& operator+(const String&rhs);
    String& operator+=(const String&rhs);
    bool operator==(const String&rhs);
    friend bool operator<(const String&lhs, const String&rhs);
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const String&rhs);
    friend istream& operator>>(istream& in, String&rhs);
    size_t size(); //如果是size_t length()会导致。。。。。
    bool empty();
    const char* c_str();
    ~String();
private:
    char * data;
    size_t length;

};
String::String() //类外面定义menber function ,域作用符
{
    this->data = new char[1](); //空字符串 ,strlen对data运算得到的长度为0
    data[0] = '\0';
    (*this).length = 0;
}
String::String(const char*s) //允许implicit类型转换
{
    // 不能用data=s;这导致创建的String对象与s共享了字符，而不是副本
    length = strlen(s);
    data = new char[length + 1]();//value initialization,申请了字符指针指向的内存区域
    strcpy(data, s);
    *(data + length) = '\0';
}
String::String(size_t n, const char c)
{
    length = n;
    data = new char[length + 1]();
    for (size_t i = 0; i < length;i++)
    {
        *(data + i) = c;
    }
    *(data + length) = '\0';
}
String::String(const String&s)
{
    length = s.length;
    data = new char[length + 1](); //untill deconstructor to destory newed memory
    for (size_t i = 0; i < length;i++)
    {
        data[i] = s.data[i];
    }
    data[length] = '\0';
}
String& String::operator=(const String&rhs)
{
    if (this->data == rhs.data) return *this;// 支持*this==rhs的关系比较操作吗？
    
    //assign 不是初始化，不需要申请内存空间，拷贝构造需要 ,但是原String与rhs大小可能不一样
    delete[]data; //会导致重复删除data所指内存吗？？
    
    length = rhs.length;
    data = new char[length + 1]();
    //如果发生异常

    if (data == NULL)  throw "allocate memory failed in copy ctr";
    for (size_t i = 0; i < length; i++)
    {
        data[i] = rhs.data[i];
    }
    data[length] = '\0';
}
char& String::operator[](size_t index)
{
    if (index >= length||index<0) throw "out of range";
    return data[index];//如果data指向的字符串为"dhaj"这种不可修改的，会导致返回的引用不能有s[i]='c'的修改操作
}
String& String:: operator*()
{
    if (this == NULL) throw "dereferrence null pointer ";
    return *this;
}
String& String::operator+(const String&rhs)//a+b形式，也不改变a
{
    String s;//不可伸缩，不能用来存a+b的结果
    int len = strlen(this->data) + strlen(rhs.data);
    char *p = new char[len + 1]();
    for (size_t i = 0; i < strlen(this->data); i++)
    {
        p[i] = this->data[i];
    }
    for (int j = strlen(this->data),i=0; j < len; j++,i++)
    {
        p[j] = rhs.data[i];
    }
    p[len] = '\0';
    String *t = new String(p); //new了一个p，一个t,可以释放掉p,因为t是p的副本
    delete[]p;
    return *t;//返回了堆上的引用，再c=a+b这种使用后，c是会析构的，但中间这个看不见的对象不会析构
}
String& String::operator+=(const String&rhs)
{
    *this = *this + rhs;
    //释放掉原来的a，申请新空间
    return *this;
}
bool String::operator==(const String&rhs)//比较是否相等，而不是相同
{
    if (this->length != rhs.length) return false;
    int i = 0;
    for (; (*this).data[i] == rhs.data[i]; i++);
    if (i != (rhs.length + 1)) return false;
    else return true;
}
bool operator<(const String&lhs, const String&rhs)
{
    return true;
}
 ostream& operator<<(ostream& os, const String&rhs) //申明为友元函数。调用方式为cout<<s,申明为men fun,调用形式为s<<cout
{
    os << rhs.data;//输出null pointer会未定义行为
    return os;
}
 istream& operator>>(istream& is, String&rhs)
 {//输入一个字符串到字符指针，字符指针需要预先分配一定大小的空间，如何根据输入的字符串调整空间大小
     delete[]rhs.data;
     rhs.data = new char[50]();
     is.getline(rhs.data, 50);//最后位置自动置为'\0'，所以最多存49个字符，可接收空格
     rhs.length = strlen(rhs.data);
     return is;
 }
size_t String::size()
{
    return length;
}
bool String::empty()
{
    if (length == 0) return true;
    else return false;
}
const char* String::c_str()//返回指向对象局部部分的引用，指针,能用来修改原对象吗？
{//如果为空串，也要返回data
    return data;

}
String::~String()
{    //    析构会发生错误吗？
    //String创建时会new内存，当程序结束或局部String对象退出作用域时调用析构函数，释放该内存
    delete[]data; //如果String不是new出来的， 指针p指向它，delete p会导致错误，new出来的可以调用delete,这时会调用~String
    data = NULL;
}

//int  main()
//{
//    String s;
//    cout << s << endl;
//    cout << strlen(s.c_str()) << endl;
//    String s1 = "whah";
//    cout << s1 << endl;
//    String s2 = s1;
//    cout <<"s2 length:"<< s2.size() << endl;
//    s = s2; 
//    cout << "用s2赋值后的s: " << s << endl;
//    String s3(10, 'c');
//    cout << "字符填充初始化s3: " << s3 << " " << "s3 len= " << s3.size() << endl;
//    s3[0] = 'a';
//    cout << "下标修改s3后： " << s3 << endl;
//    String s4 = s2 + s3+"ad"; //支持连续的+
//    cout << s4 << endl;
//    String *sp = &s4;
//    cout << *sp << endl;
//    cout << strlen((*sp).c_str()) << endl;
//    String *q = new String(*sp);
//    cout << *q << endl;
//    delete q;
//
//    char *sq = const_cast<char*> (s4.c_str());
//    sq[0] = 'l';
//    cout << sq << endl;
//    cout << s4 << endl;
//    const char *cptr = s2.c_str();
//    string s5 = "";
//    string s6 = "\0";
//    cout << s5 << "**" << s6 << s5.size() << s6.size() << endl;
//    string str = "jadj";
//    char *sptr = const_cast<char *> (str.c_str());
//    sptr[0] = 'd';
//    cout << sptr << " " << str << endl;
//    String s7(s2);
//    s7 += s4;
//    cout << "s7: " << s7.size() << s7 << endl;
//    const String s8("daj");
//    //s8[0]; 对const对象的[]调用，不能用non-const menber版本的operator[],要提供 const char& operator[]() const重载版本
//    //s8 = "djwajk0";
//}

int main()
{
    string s2;
    cin >> s2;
    cout << s2 << endl;
    String s, s1;
    cin >> s >> s1;//用Enter间隔字符串，可接含有空格的字符串
    cout << s <<"\n"<< s1 << endl;
    cout << s1.size() << endl;
}