如何用c语言实现CString类

使用C语言实现CString类的方法包括以下几个关键点：动态内存管理、字符串操作函数、错误处理。其中，动态内存管理是实现CString类的核心，确保字符串长度可变且能安全管理内存。以下是详细描述。

一、动态内存管理

在C语言中，字符串通常是以字符数组的形式存在，但这种形式无法动态改变长度。实现CString类需要使用动态内存分配函数（如 malloc、realloc 和 free）来管理字符串的内存。

1.1 内存分配

在CString类中，内存分配是最基础的操作。需要在初始化、扩展、缩减字符串时进行内存管理。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct {
    char *data;
    size_t length;
    size_t capacity;
} CString;
void initCString(CString *str, size_t initialCapacity) {
    str->data = (char *)malloc(initialCapacity * sizeof(char));
    if (str->data == NULL) {
        fprintf(stderr, "Memory allocation failedn");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    str->length = 0;
    str->capacity = initialCapacity;
    str->data[0] = '';
}

1.2 内存扩展

当字符串长度超过当前容量时，需要动态扩展内存。realloc 函数用于重新分配内存。

void expandCString(CString *str, size_t newCapacity) {
    char *newData = (char *)realloc(str->data, newCapacity * sizeof(char));
    if (newData == NULL) {
        fprintf(stderr, "Memory reallocation failedn");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    str->data = newData;
    str->capacity = newCapacity;
}

二、字符串操作函数

2.1 赋值操作

实现字符串赋值操作，包括从C字符串赋值和从另一个CString对象赋值。

void assignCString(CString *str, const char *src) {
    size_t srcLength = strlen(src);
    if (srcLength >= str->capacity) {
        expandCString(str, srcLength + 1);
    }
    strcpy(str->data, src);
    str->length = srcLength;
}

2.2 字符串连接

实现字符串连接操作，可以将一个C字符串或另一个CString对象连接到当前对象。

void appendCString(CString *str, const char *suffix) {
    size_t suffixLength = strlen(suffix);
    size_t newLength = str->length + suffixLength;
    if (newLength >= str->capacity) {
        expandCString(str, newLength + 1);
    }
    strcat(str->data, suffix);
    str->length = newLength;
}

三、错误处理

在动态内存管理过程中，错误处理是必不可少的。需要确保每次内存分配和重新分配成功，否则程序应当停止并给出错误提示。

void handleMemoryError() {
    fprintf(stderr, "Memory operation failedn");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

在内存分配和重新分配过程中使用该错误处理函数：

char *safeMalloc(size_t size) {
    char *ptr = (char *)malloc(size);
    if (ptr == NULL) {
        handleMemoryError();
    }
    return ptr;
}
char *safeRealloc(char *ptr, size_t size) {
    ptr = (char *)realloc(ptr, size);
    if (ptr == NULL) {
        handleMemoryError();
    }
    return ptr;
}

四、常用字符串操作示例

4.1 获取字符串长度

获取当前字符串长度。

size_t lengthCString(CString *str) {
    return str->length;
}

4.2 清空字符串

清空当前字符串内容。

void clearCString(CString *str) {
    str->length = 0;
    str->data[0] = '';
}

五、示例代码

以下是一个完整的CString类实现示例，包括初始化、赋值、连接、清空和获取长度的操作。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct {
    char *data;
    size_t length;
    size_t capacity;
} CString;
void handleMemoryError() {
    fprintf(stderr, "Memory operation failedn");
    exit(EXIT_FAILURE);
}
char *safeMalloc(size_t size) {
    char *ptr = (char *)malloc(size);
    if (ptr == NULL) {
        handleMemoryError();
    }
    return ptr;
}
char *safeRealloc(char *ptr, size_t size) {
    ptr = (char *)realloc(ptr, size);
    if (ptr == NULL) {
        handleMemoryError();
    }
    return ptr;
}
void initCString(CString *str, size_t initialCapacity) {
    str->data = safeMalloc(initialCapacity * sizeof(char));
    str->length = 0;
    str->capacity = initialCapacity;
    str->data[0] = '';
}
void expandCString(CString *str, size_t newCapacity) {
    str->data = safeRealloc(str->data, newCapacity * sizeof(char));
    str->capacity = newCapacity;
}
void assignCString(CString *str, const char *src) {
    size_t srcLength = strlen(src);
    if (srcLength >= str->capacity) {
        expandCString(str, srcLength + 1);
    }
    strcpy(str->data, src);
    str->length = srcLength;
}
void appendCString(CString *str, const char *suffix) {
    size_t suffixLength = strlen(suffix);
    size_t newLength = str->length + suffixLength;
    if (newLength >= str->capacity) {
        expandCString(str, newLength + 1);
    }
    strcat(str->data, suffix);
    str->length = newLength;
}
size_t lengthCString(CString *str) {
    return str->length;
}
void clearCString(CString *str) {
    str->length = 0;
    str->data[0] = '';
}
int main() {
    CString myString;
    initCString(&myString, 10);
    assignCString(&myString, "Hello");
    printf("String: %s, Length: %zun", myString.data, lengthCString(&myString));
    appendCString(&myString, " World");
    printf("String: %s, Length: %zun", myString.data, lengthCString(&myString));
    clearCString(&myString);
    printf("String: %s, Length: %zun", myString.data, lengthCString(&myString));
    free(myString.data);
    return 0;
}

上述代码实现了一个简易的CString类，涵盖了初始化、赋值、连接、清空和获取长度等基本操作。通过动态内存管理和错误处理，确保字符串操作的安全性和灵活性。