c++string类的实现

C++中的string类是一个非常常用的字符串类，其实现原理比较复杂，需要涉及到动态内存分配、指针、操作符重载等多个知识点。下面是一个简单的string类实现：

class String {
private:
    char* data; // 存储字符串的字符数组
    int length; // 字符串的长度

public:
    String(); // 默认构造函数
    String(const char* str); // 带参数构造函数
    String(const String& str); // 复制构造函数
    ~String(); // 析构函数
    int size() const; // 获取字符串长度
    char& operator[](int index); // 重载下标操作符
    const char& operator[](int index) const; // 重载下标操作符（常量版本）
    String& operator=(const char* str); // 重载赋值操作符
    String& operator=(const String& str); // 重载赋值操作符
    String operator+(const char* str) const; // 重载加法操作符
    String operator+(const String& str) const; // 重载加法操作符
    bool operator==(const char* str) const; // 重载等于操作符
    bool operator==(const String& str) const; // 重载等于操作符
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const String& str); // 重载输出流操作符
};

String::String() {
    data = new char[1];
    data[0] = '\0';
    length = 0;
}

String::String(const char* str) {
    if (str == nullptr) {
        data = new char[1];
        data[0] = '\0';
        length = 0;
    } else {
        length = strlen(str);
        data = new char[length + 1];
        strcpy(data, str);
    }
}

String::String(const String& str) {
    length = str.length;
    data = new char[length + 1];
    strcpy(data, str.data);
}

String::~String() {
    delete[] data;
}

int String::size() const {
    return length;
}

char& String::operator[](int index) {
    return data[index];
}

const char& String::operator[](int index) const {
    return data[index];
}

String& String::operator=(const char* str) {
    if (data != str) {
        delete[] data;
        if (str == nullptr) {
            data = new char[1];
            data[0] = '\0';
            length = 0;
        } else {
            length = strlen(str);
            data = new char[length + 1];
            strcpy(data, str);
        }
    }
    return *this;
}

String& String::operator=(const String& str) {
    if (&str != this) {
        delete[] data;
        length = str.length;
        data = new char[length + 1];
        strcpy(data, str.data);
    }
    return *this;
}

String String::operator+(const char* str) const {
    String newStr;
    newStr.length = length + strlen(str);
    newStr.data = new char[newStr.length + 1];
    strcpy(newStr.data, data);
    strcat(newStr.data, str);
    return newStr;
}

String String::operator+(const String& str) const {
    String newStr;
    newStr.length = length + str.length;
    newStr.data = new char[newStr.length + 1];
    strcpy(newStr.data, data);
    strcat(newStr.data, str.data);
    return newStr;
}

bool String::operator==(const char* str) const {
    if (strcmp(data, str) == 0) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

bool String::operator==(const String& str) const {
    if (strcmp(data, str.data) == 0) {
        return true;
    } else {
        return false;
    }
}

ostream& operator<<(ostream& os, const String& str) {
    os << str.data;
    return os;
}

上述实现中，我们使用了动态内存分配来存储字符串的字符数组，同时重载了常用的操作符，如赋值操作符、加法操作符、等于操作符和输出流操作符等。需要注意的是，在使用重载操作符时，我们需要保证其语义与原始操作符一致，这样才能保证程序的正确性。