实现一个简单的字符串类MyString可以帮助我们了解C++中字符串操作的底层逻辑。在设计这样一个类时，需要考虑内存管理、字符串的深拷贝和各种常用操作，如连接、比较、查找等。以下是一个基本的实现思路：

MyString类设计

1. 成员变量：

   • char* data;：动态分配的字符数组，用于存储字符串内容。
   • size_t length;：字符串长度（不包括末尾的空字符）。

2. 构造函数：

   • 默认构造：初始化为空字符串。
   • 带参数构造：从C风格字符串初始化，需分配内存并复制内容。
   • 拷贝构造：实现深拷贝。
   • 移动构造（如果支持）：实现资源的转移，避免不必要的深拷贝。

3. 析构函数：

   • 释放动态分配的内存。

4. 成员函数：

   • size_t size() const：返回字符串长度。
   • const char* c_str() const：返回C风格字符串（以便与C库兼容）。
   • MyString& operator=(const MyString&)：拷贝赋值运算符，注意处理自赋值。
   • MyString& operator=(MyString&&)：移动赋值运算符。
   • MyString operator+(const MyString&) const：字符串连接。
   • bool operator==(const MyString&) const：字符串比较。
   • MyString substring(size_t start, size_t len) const：子字符串提取。

5. 私有辅助函数：

   • void copyFrom(const MyString&)：辅助拷贝函数。
   • void free()：释放已分配的内存。

实现细节

#include <cstring>  
#include <iostream>  
class MyString {  
private:  
    char* data;  
    size_t length;  
    void copyFrom(const MyString& other) {  
        data = new char[other.length + 1];  
        std::strcpy(data, other.data);  
        length = other.length;  
    }  
    void free() {  
        delete[] data;  
    }  
public:  
    MyString() : data(new char[1]), length(0) {  
        data[0] = '\0';  
    }  
    MyString(const char* str) {  
        length = std::strlen(str);  
        data = new char[length + 1];  
        std::strcpy(data, str);  
    }  
    MyString(const MyString& other) {  
        copyFrom(other);  
    }  
    MyString(MyString&& other) noexcept : data(other.data), length(other.length) {  
        other.data = nullptr;  
        other.length = 0;  
    }  
    ~MyString() {  
        free();  
    }  
    MyString& operator=(const MyString& other) {  
        if (this != &other) {  
            free();  
            copyFrom(other);  
        }  
        return *this;  
    }  
    MyString& operator=(MyString&& other) noexcept {  
        if (this != &other) {  
            free();  
            data = other.data;  
            length = other.length;  
            other.data = nullptr;  
            other.length = 0;  
        }  
        return *this;  
    }  
    size_t size() const {  
        return length;  
    }  
    const char* c_str() const {  
        return data;  
    }  
    MyString operator+(const MyString& other) const {  
        MyString result;  
        result.length = length + other.length;  
        result.data = new char[result.length + 1];  
        std::strcpy(result.data, data);  
        std::strcat(result.data, other.data);  
        return result;  
    }  
    bool operator==(const MyString& other) const {  
        return std::strcmp(data, other.data) == 0;  
    }  
    MyString substring(size_t start, size_t len) const {  
        if (start >= length || start + len > length) {  
            // Addressing out of range access with a simple check  
            return MyString();  
        }  
        char* sub_data = new char[len + 1];  
        std::strncpy(sub_data, data + start, len);  
        sub_data[len] = '\0';  
        MyString substring(sub_data);  
        delete[] sub_data;  
        return substring;  
    }  
};  

核心要点

• 内存管理：利用动态内存分配和手动释放来模拟字符串存储。
• 深拷贝：确保拷贝构造和赋值运算符进行深拷贝，以防止悬挂指针问题。
• 高效资源管理：使用移动语义避免不必要的拷贝（如切换所有权）。

通过这样一个模拟实现，可以更好地理解C++标准库std::string的内部运作方式，以及为何内存管理和深拷贝是实现自定义类的重要组成部分。