C++怎样实现动态增长的字符串类

首先，此字符串类需要拥有一个保存字符的成员，由于需要支持字符动态增长，因此必须为一个动态分配的字符数组。其次，为了操作更加简便，还可以添加一些辅助成员。为了安全起见，我们将字符数组成员和辅助成员设为私有，这样，对用户来说，它们是不可见的。

要实现动态增长的字符串类，其关键之处便是动态内存分配。它必须满足三个基本要求：1）分配足量的内存空间来容纳新字符。2）将原来的字符移动到新分配的空间，并添加新增的字符。3）释放原来的内存空间（避免内存泄漏）。

我们假设将此类命名为 str。首先，定义它的数据成员。其中，element 为指向保存字符的数组的指针；len 为辅助成员，用来表示当前数组内有多少个字符。它们均被定义为私有成员。

接着，加上类的构造函数（两个）和析构函数。由于element是一个动态分配的指针，在析构时必须将其释放，否则会造成内存泄漏。

由于 str 类需要保存动态增长的字符，因此要有一个分配内存空间的函数 Resize（由于此函数无需提供给用户使用，所以定义为私有）。再者，str类需要重载赋值操作符（operator=），以便能够接收相应的字符串。此外，str类需要输出，所以必须重载输出操作符（operator<<）。注意：重载输出操作符的函数必须定义为非成员函数。由于在此函数中还要访问类的私有数据成员，因此需要定义为友元。在这儿请注意，友元在类中无所谓公有私有，其效果都是一样的（一般而言，为了醒目起见，通常将友元写在类的开始部分）。

作为一个最简单的例子，以上是 str 类需要实现的最基本的函数。下面，我们来实现它们。

重载的构造函数。一个是默认构造函数，一个是形参为 const char[]（即 const char*） 的构造函数。注意，在实际实用中，此处的 for 循环最好用 memcpy 代替（用法详见第7步的第二个函数），从而使代码显得更加简练美观。在这儿，暂且用 for 循环只是为了让大家更好理解。

动态分配内存函数。注意，它的返回类型为 *this。在这里，realloc是一个很有用的函数。它将形参一指定的内存区域更改为形参二指定的大小，并将原内存空间的数据移动到新空间中，同时自动释放原内存空间，然后返回新内存空间指针。注意，如果新空间小于原空间，则会丢失数据。

重载的赋值操作符和输出操作符的实现。注意，重载的输出操作符函数不能是类的成员函数（必须定义为非成员函数）。否则，左操作数将只能是该类类型的对象（但在这里我们需要是cout）。同时，该函数又必须有权访问类的私有数据成员，因此在这儿它定义为了一个友元函数（见类中声明）。

下面，在主函数中添加一些代码测试一下这个类。

下面是测试运行的结果。