Листинг 12.12. Использование класса String

1: // Листинг. 12.12

2:

3: #include < iostream.h>

4: #include < string.h>

5:

6: // Рудиментарный класс string

7: class String

8: {

9: public:

10: // Конструкторы

11: String()

12: Stnng(const char *const),

13: Stnng(const String &),

14: ~Stnng()

15:

16: // Перегруженные операторы

17: char & operator[](unsigned short offset),

18: char operator[](unsigned short offset) const,

19: Stnng operator+(const String&),

20: void operator+=(const String&)

21: Stnng & operator= (const Stnng &),

22:

23: // Основные методы доступа

24: unsigned short GetLen()const { return itsLen, }

25: const char * GetStnng() const { return itsStnng, }

26:

27: private:

28: Stnng (unsigned short), // Закрытый конструктор

29: char * itsStnng,

30: unsigned short itsLen

31: }

32:

33: // Конструктор, заданный no умолчанию, создает строку нулевой длины

34: String String()

35: {

36: itsStnng = new char[1]

37: itsStrmg[0] = '\0'

38: itsLen=0;

39: }

40:

41: // Закрытый (вспомогательный) конструктор

42: // используется только методами класса для создания

43: // строк требуемой длины с нулевым наполнением

4й: String String(unsigned short len)

45: {

46: itsStnng = new char[len+1]

47: for (unsigned short i = 0 i< =len, i++)

48: itsString[i] = \0,

49: itsLen=len,

50: }

51:

52: // Преобразование массива символов в строку

53: String String(const char * const cString)

54: {

55: itsLen = strlen(cString);

56: itsString = new char[itsLen+1];

57: for (unsigned short i = 0; i< itsLen: i++)

58: itsString[i] = cString[i];

59: itsString[itsLen]='\0';

60: }

61:

62: // Конструктор-копировщик

63: String:: String (const String & rhs)

64: {

65: itsLen=rhs.GetLen();

66: itsString = new char[itsLen+1];

67: for (unsigned short i = 0; i< itsLen; i++)

68: itsString[i] = rhs[i];

69: itsString[itsLen] = '\0';

70: }

71:

72: // Деструктор для освобождения памяти

73: String:: ~String ()

74: {

75: delete [] itsString;

76: itsLen = 0;

77: }

78:

79: // Оператор присваивания освобождает память

80: // и копирует туда string и size

81: String& String:: operator=(const String & rhs)

82: {

83: if (this == & rhs)

84: return *this;

85: delete [] itsString;

86: itsLen=rhs.GetLen();

87: itsString = new char[itsLen+1];

88: for (unsigned short i = 0; i< itsLen; i++)

89: itsString[i] = rhs[i];

90: itsString[itsLen] = '\0';

91: return *this;

92: }

93:

94: //неконстантный оператор индексирования

95: // возвращает ссылку на символ так, что его

96: // можно изменить!

97: char & String:: operator[](unsigned short offset)

98: {

99: if (offset > itsLen)

100: return itsString[itsLen-1];

101: else

102: return itsString[offset];

103: }

104:

105: // константный оператор индексирования для использования

106: // с константными объектами (см. конструктор-копировщик!)

107: char String:: operator[](unsigned short offset) const

108: {

109: if (offset > itsLen)

110: return itsString[itsLen-1];

111: else

112: return itsString[offset];

113: }

114:

115: // создание новой строки путем добавления

116: // текущей строки к rhs

117: String String:: operator+(const String& rhs)

118: {

119: unsigned short totalLen = itsLen + rhs.GetLen();

120: String temp(totalLen);

121: unsigned short i;

122: for (i= 0; i< itsLen; i++)

123: temp[i] = itsString[i];

124: for (unsigned short j = 0; j< rhs.GetLen(); j++, i++)

125: temp[i] = rhs[j];

126: temp[totalLen]='\0';

127: return temp;

128: }

129:

130: // изменяет текущую строку и возвращает void

131: void String:: operator+=(const String& rhs)

132: {

133: unsigned short rhsLen = rhs.GetLen();

134: unsigned short totalLen = itsLen + rhsLen;

135: String temp(totalLen);

136: unsigned short i;

137: for (i = 0; i< itsLen; i++)

138: temp[i] = itsString[i];

139: for (unsigned short j = 0; j< rhs.GetLen(); j++, i++)

140: temp[i] = rhs[i-itsLen];

141: temp[totalLen]='\0';

142: *this = temp;

143: }

144:

145: int main()

146: {

147: String s1(" initial test");

148: cout < < " S1: \t" < < s1.GetString() < < endl;

149:

150: char * temp = " Hello World";

151: s1 = temp;

152: cout < < " S1: \t" < < s1.GetString() < < endl;

153:

154: char tempTwo[20];

155: strcpy(tempTwo, "; nice to be here! ");

156: s1 += tempTwo;

157: cout < < " tempTwo: \t" < < tempTwo < < endl;

158: cout < < " S1: \t" < < s1.GetString() < < endl;

159:

160: cout < < " S1[4]: \t" < < s1[4] < < endl;

161: s1[4]='o';

162: cout < < " S1: \t" < < s1.GetString() < < endl;

163:

164: cout < < " S1[999]: \t" < < s1[999] < < endl;

165:

166: String s2(" Another string");

167: String s3;

168: s3 = s1+s2;

169: cout < < " S3: \t" < < s3.GetString() < < endl:

170:

171: String s4;

172: s4 = " Why does this work? ";

173: cout < < " S4: \t" < < s4.GetString() < < endl;

174: return 0;

175: }

Результат:

S1: initial test

S1: Hello world

tempTwo:; nice to be here!

S1: Hello world; nice to be here!

S1[4]: o

S1: Hello World; nice to be here!

S1[999]:!

S3: Hello World; nice to be here! Another string

S4: Why does this work?

Анализ: В строках 7—31 объявляется простой класс String. В строках 11—13 объявляются конструктор по умолчанию, конструктор-копировщик и конструктор для приема существующей строки с концевым нулевым символом (стиль языка С).

В классе String перегружаются операторы индексирования ([]), суммирования (+) и присваивания с суммой (+=). Оператор индексирования перегружается дважды. Один раз как константная функция, возвращающая значение типа char, а другой — как неконстантная функция, возвращающая указатель на char.

Неконстантная версия оператора используется в выражениях вроде строки 161: SomeString[4]=V;

В результате открывается прямой доступ к любому символу строки. Поскольку возвращается ссылка на символ, функция получает доступ к символу и может изменить его.

Константная версия оператора используется в тех случаях, когда необходимо получить доступ к константному объекту класса String, например при выполнении конструктора-копировщика в строке 63. Обратите внимание, что в этом случае открывается доступ к rhs[i], хотя rhs был объявлен как const String &. К этому объекту невозможно получить доступ, используя неконстантные функции-члены. Поэтому оператор индексирования необходимо перегрузить как константный.

Если возвращаемый объект окажется слишком большим, возможно, вам потребуется установить возврат не значения, а константной ссылки на объект. Но поскольку в нашем случае один символ занимает всего один байт, в этом нет необходимости.

Конструктор, заданный по умолчанию, выполняется в строках 33—39. Он создает строку нулевой длины. Общепринято, что в классе String длина строки измеряется без учета концевого нулевого символа. Таким образом, строка, созданная по умолчанию, содержит только концевой нулевой символ.

Конструктор-копировщик выполняется в строках 63—70. Он задает длину новой строки равной длине существующей строки плюс одна ячейка для концевого нулевого символа. Затем конструктор-копировщик копирует существующую строку в новую и добавляет в конце нулевой символ окончания строки.

В строках 53—60 выполняется конструктор, принимающий строку с концевым нулевым символом. Этот конструктор подобен конструктору-копировщику. Длина существующей строки определяется с помощью стандартной функции strlen() из библиотеки String.

В строке 28 объявляется еще один конструктор, String(unsigned short), как закрытая функция-член. Он был добавлен для того, чтобы не допустить создания в классе String строк произвольной длины каким-нибудь другим пользовательским классом. Этот конструктор позволяет создавать строки только внутри класса String в соответствии со сделанными установками, как, например, в строке 131 с помощью operator+=. Более подробно этот вопрос рассматривается ниже, при объявлении operator+=.

Конструктор String(unsigned short) заполняет все элементы своего массива символов значениями NULL. Поэтому в цикле for выполняется проверка i< =len, а не i< len.

Деструктор, выполняемый в строках 73—77, удаляет строку текста, поддерживаемую классом String. Обратите внимание, что за оператором delete следуют квадратные скобки. Если опустить их, то из памяти компьютера будут удалены не все объекты класса, а только первый из них.

Оператор присваивания прежде всего определяет, не соответствуют ли друг другу операнды слева и справа. Если операнды отличаются друг от друга, то текущая строка удаляется, а новая копируется в эту область памяти. Чтобы упростить присвоение, возвращается ссылка на строку, как в следующем примере:

String1 = String2 = String3;

Оператор индексирования перегружается дважды. В обоих случаях проверяются границы массива. Если пользователь попытается возвратить значение из ячейки памяти, находяшейся за пределами массива, будет возвращен последний символ массива (len-1).

В строках 117-128 оператор суммирования (+) выполняется как оператор конкатенации. Поэтому допускается создание новой строки из двух строк, как в следующем выражении:

String3 = String1 + String2;

Оператор (+) вычисляет длину новой строки и сохраняет ее во временной строке temp. Эта процедура вовлекает закрытый конструктор, который принимает целочисленный параметр и создает строку, заполненную значениями NULL. Нулевые значения затем замещаются символами двух строк. Первой копируется строка левого операнда (*this), после чего — строка правого операнда (rhs).

Первый цикл for последовательно добавляет в новую строку символы левой строки'. Второй цикл for выполняет ту же операцию с правой строкой. Обратите внимание, что счетчик i продолжает отсчет символов новой строки после того, как счетчик j начинает отсчет символов строки rhs.

Оператор суммирования возвращает временную строку temp как значение, которое присваивается строке слева от оператора присваивания (string1). Оператор += манипулирует с уже существующими строками, как в случае string1 += string2. В этом примере оператор += действует так же, как оператор суммирования, но значение временной строки temp присваивается не новой, а текущей строке (*this = temp), как в строке 142.

Функция main() (строки 145—175) выполняется для проверки результатов работы данного класса. В строке 147 создается объект String с помощью конструктора, задающего строки в стиле языка С с концевым нулевым символом. Строка 148 выводит содержимое этого объекта с помощью функции доступа GetString(). В строке 150 создается еще одна строка текста в стиле языка С. В строке 151 тестируется перегруженный оператор присваивания, а строка 152 выводит результат.

В строке 154 создается третья строка с концевым нулевым символом — tempTwo. В строке 155 с помощью функции strcpy() происходит заполнение буфера строкой символов nice to be here!. В строке 156 с помощью перегруженного оператора += осуществляется конкатенация строки tempTwo к существующей строке s1. Результат выводится на экран в строке 158.

В строке 160 возвращается и выводится на экран пятый символ строки — s1. Затем в строке 161 этот символ замещается другим с помощью неконстантного оператора индексирования ([]). Результат выводится строкой 162, чтобы показать, что символ строки действительно изменился.

В строке 164 делается попытка получить доступ к символу за пределами массива. Возвращается и выводится на печать последний символ строки, как и было предусмотрено при перегрузке оператора индексирования.

В строках 166 и 167 создаются два дополнительных объекта String, и в строке 168 используется перегруженный оператор суммирования. Результат выводится строкой 169.

В строке 171 создается еще один объект класса String — s4. В строке 172 используется оператор присваивания, а строка 173 выводит результат. Оператор присваивания перегружен таким образом, чтобы использовать константную ссылку класса String, объявленную в строке 21, но в данном случае в функцию передается строка с концевым нулевым символом. Разве это допустимо?

Хотя компилятор, ожидая получить объект String, вместо этого получает массив символов, он автоматически проверяет возможность преобразования полученного значения в ожидаемую строку. В строке 12 объявляется конструктор, который создает объект String из массива символов. Компилятор создает временный объект String из полученного массива символов и передает его в функцию оператора присваивания. Такой процесс называется неявным преобразованием. Если бы в программе не был объявлен соответствующий конструктор, преобразующий массивы символов, то для этой строки компилятор показал бы сообщение об ошибке.