Question

有了更丰富的知识后，可以对 StringBad 类进行修订，将它重命名为 String 了。首先，添加前面介绍过的复制构造函数和赋值运算符，使类能够正确管理类对象使用的内存。其次，由于您已经知道对象何时被创建和释放，因此可以让类构造函数和析构函数保持沉默，不再在每次被调用时都显示消息。另外，也不用再监视构造函数的工作情况，因此可以简化默认构造函数，使之创建一个空字符串，而不是“C++”。

接下来，可以在类中添加一些新功能。String 类应该包含标准字符串函数库 cstring 的所有功能，才会比较有用，但这里只添加足以说明其工作原理的功能（注意，String 类只是一个用作说明的示例，而 C++标准 string 类的内容丰富得多）。具体地说，将添加以下方法：

第一个新方法返回被存储的字符串的长度。接下来的 3 个友元函数能够对字符串进行比较。Operator>>() 函数提供了简单的输入功能；两个 operator 函数提供了以数组表示法访问字符串中各个字符的功能。静态类方法 Howmany() 将补充静态类数据成员 num_string。下面来看一看具体情况。

12.2.1 修订后的默认构造函数

请注意新的默认构造函数，它与下面类似：

您可能会问，为什么代码为：

而不是：

上面两种方式分配的内存量相同，区别在于前者与类析构函数兼容，而后者不兼容。析构函数中包含如下代码：

delete[]与使用 new[]初始化的指针和空指针都兼容。因此对于下述代码：

可修改为：

对于以其他方式初始化的指针，使用 delete [ ]时，结果将是不确定的：

C++11 空指针

在 C++98 中，字面值 0 有两个含义：可以表示数字值零，也可以表示空指针，这使得阅读程序的人和编译器难以区分。有些程序员使用（void *） 0 来标识空指针（空指针本身的内部表示可能不是零），还有些程序员使用 NULL，这是一个表示空指针的 C 语言宏。C++11 提供了更好的解决方案：引入新关键字 nullptr，用于表示空指针。您仍可像以前一样使用 0——否则大量现有的代码将非法，但建议您使用 nullptr：

12.2.2 比较成员函数

在 String 类中，执行比较操作的方法有 3 个。如果按字母顺序（更准确地说，按照机器排序序列），第一个字符串在第二个字符串之前，则 Operator<( ) 函数返回 true。要实现字符串比较函数，最简单的方法是使用标准的 trcmp() 函数，如果依照字母顺序，第一个参数位于第二个参数之前，则该函数返回一个负值；如果两个字符串相同，则返回 0；如果第一个参数位于第二个参数之后，则返回一个正值。因此，可以这样使用 strcmp()：

因为内置的>运算符返回的是一个布尔值，所以可以将代码进一步简化为：

同样，可以按照下面的方式来编写另外两个比较函数：

第一个定义利用了<运算符来表示>运算符，对于内联函数，这是一种很好的选择。

将比较函数作为友元，有助于将 String 对象与常规的 C 字符串进行比较。例如，假设 answer 是 String 对象，则下面的代码：

将被转换为：

然后，编译器将使用某个构造函数将代码转换为：

这与原型是相匹配的。

12.2.3 使用中括号表示法访问字符

对于标准 C-风格字符串来说，可以使用中括号来访问其中的字符：

在 C++中，两个中括号组成一个运算符——中括号运算符，可以使用方法 operator 来重载该运算符。通常，二元 C++运算符（带两个操作数）位于两个操作数之间，例如 2 +5。但对于中括号运算符，一个操作数位于第一个中括号的前面，另一个操作数位于两个中括号之间。因此，在表达式 city[0]中，city 是第一个操作数，[]是运算符，0 是第二个操作数。

假设 opera 是一个 String 对象：

则对于表达式 opera[4]，C++将查找名称和特征标与此相同的方法：

如果找到匹配的原型，编译器将使用下面的函数调用来替代表达式 opera[4]：

opera 对象调用该方法，数组下标 4 成为该函数的参数。

下面是该方法的简单实现：

有了上述定义后，语句：

将被转换为：

返回值是 opera.str[4]（字符 M）。由此，公有方法可以访问私有数据。

将返回类型声明为 char &，便可以给特定元素赋值。例如，可以编写这样的代码：

第二条语句将被转换为一个重载运算符函数调用：

这里将 r 赋给方法的返回值，而函数返回的是指向 means.str[0]的引用，因此上述代码等同于下面的代码：

代码的最后一行访问的是私有数据，但由于 operator 是类的一个方法，因此能够修改数组的内容。最终的结果是“might”被改为“right”。

假设有下面的常量对象：

如果只有上述 operator 定义，则下面的代码将出错：

原因是 answer 是常量，而上述方法无法确保不修改数据（实际上，有时该方法的工作就是修改数据，因此无法确保不修改数据）。

但在重载时，C++将区分常量和非常量函数的特征标，因此可以提供另一个仅供 const String 对象使用的 operator 版本：

有了上述定义后，就可以读/写常规 String 对象了；而对于 const String 对象，则只能读取其数据：

12.2.4 静态类成员函数

可以将成员函数声明为静态的（函数声明必须包含关键字 static，但如果函数定义是独立的，则其中不能包含关键字 static），这样做有两个重要的后果。

首先，不能通过对象调用静态成员函数；实际上，静态成员函数甚至不能使用 this 指针。如果静态成员函数是在公有部分声明的，则可以使用类名和作用域解析运算符来调用它。例如，可以给 String 类添加一个名为 HowMany( ) 的静态成员函数，方法是在类声明中添加如下原型/定义：

调用它的方式如下：

其次，由于静态成员函数不与特定的对象相关联，因此只能使用静态数据成员。例如，静态方法 HowMany() 可以访问静态成员 num_string，但不能访问 str 和 len。

同样，也可以使用静态成员函数设置类级（classwide）标记，以控制某些类接口的行为。例如，类级标记可以控制显示类内容的方法所使用的格式。

12.2.5 进一步重载赋值运算符

介绍针对 String 类的程序清单之前，先来考虑另一个问题。假设要将常规字符串复制到 String 对象中。例如，假设使用 getline() 读取了一个字符串，并要将这个字符串放置到 String 对象中，前面定义的类方法让您能够这样编写代码：

但如果经常需要这样做，这将不是一种理想的解决方案。为解释其原因，先来回顾一下最后一条语句是怎样工作的。

1．程序使用构造函数 String（const char *）来创建一个临时 String 对象，其中包含 temp 中的字符串副本。第 11 章介绍过，只有一个参数的构造函数被用作转换函数。

2．本章后面的程序清单 12.6 中的程序使用 String & String::operator=（const String &）函数将临时对象中的信息复制到 name 对象中。

3．程序调用析构函数~String() 删除临时对象。

为提高处理效率，最简单的方法是重载赋值运算符，使之能够直接使用常规字符串，这样就不用创建和删除临时对象了。下面是一种可能的实现：

一般说来，必须释放 str 指向的内存，并为新字符串分配足够的内存。

程序清单 12.4 列出了修订后的类声明。除了前面提到过的修改之外，这里还定义了一个 CINLIM 常量，用于实现 operator>>()。

程序清单 12.4 string1.h

程序清单 12.5 给出了修订后的方法定义。

程序清单 12.5 string1.cpp

重载>>运算符提供了一种将键盘输入行读入到 String 对象中的简单方法。它假定输入的字符数不多于 String::CINLIM 的字符数，并丢弃多余的字符。在 if 条件下，如果由于某种原因（如到达文件尾或 get（char *, int）读取的是一个空行）导致输入失败，istream 对象的值将置为 false。

程序清单 12.6 通过一个小程序来使用这个类，该程序允许输入几个字符串。程序首先提示用户输入，然后将用户输入的字符串存储到 String 对象中，并显示它们，最后指出哪个字符串最短、哪个字符串按字母顺序排在最前面。

程序清单 12.6 sayings1.cpp

注意：

较早的 get（char *, int）版本在读取空行后，返回的值不为 false。然而，对于这些版本来说，如果读取了一个空行，则字符串中第一个字符将是一个空字符。这个示例使用了下述代码：

如果实现遵循了最新的 C++标准，则 if 语句中的第一个条件将检测到空行，第二个条件用于旧版本实现中检测空行。

程序清单 12.6 中程序要求用户输入至多 10 条谚语。每条谚语都被读到一个临时字符数组，然后被复制到 String 对象中。如果用户输入空行，break 语句将终止输入循环。显示用户的输入后，程序使用成员函数 length() 和 operator <() 来确定最短的字符串以及按字母顺序排列在最前面的字符串。程序还使用下标运算符（[]）提取每条谚语的第一个字符，并将其放在该谚语的最前面。下面是运行情况：