C++ 的一个常见面试题是让你实现一个 String 类，限于时间，不可能要求具备 std::string 的功能，但至少要求能正确管理资源。具体来说：
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能像 int 类型那样定义变量，并且支持赋值、复制。
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能用作函数的参数类型及返回类型。
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能用作标准库容器的元素类型，即 vector/list/deque 的 value_type。（用作 std::map 的 key_type 是更进一步的要求，本文从略）。
换言之，你的 String 能让以下代码编译运行通过，并且没有内存方面的错误。
1void foo(String x) 2{ 3} 4 5void bar(const String& x) 6{ 7} 8 9String baz() 10{ 11 String ret("world"); 12 return ret; 13} 14 15int main() 16{ 17 String s0; 18 String s1("hello"); 19 String s2(s0); 20 String s3 = s1; 21 s2 = s1; 22 23 foo(s1); 24 bar(s1); 25 foo("temporary"); 26 bar("temporary"); 27 String s4 = baz(); 28 29 std::vector<String> svec; 30 svec.push_back(s0); 31 svec.push_back(s1); 32 svec.push_back(baz()); 33 svec.push_back("good job"); 34}
本文给出我认为适合面试的答案，强调正确性及易实现（白板上写也不会错），不强调效率。某种意义上可以说是以时间（运行快慢）换空间（代码简洁）。
首先选择数据成员，最简单的 String 只有一个 char* 成员变量。好处是容易实现，坏处是某些操作的复杂度较高（例如 size() 会是线性时间）。为了面试时写代码不出错，本文设计的 String 只有一个 char* data_成员。而且规定 invariant 如下：一个 valid 的 string 对象的 data_ 保证不为 NULL，data_ 以 '\0' 结尾，以方便配合 C 语言的 str*() 系列函数。
其次决定支持哪些操作，构造、析构、拷贝构造、赋值这几样是肯定要有的（以前合称 big three，现在叫 copy control）。如果钻得深一点，C++11的移动构造和移动赋值也可以有。为了突出重点，本文就不考虑 operator[] 之类的重载了。
这样代码基本上就定型了：
1#include <utility> 2#include <string.h> 3 4class String 5{ 6 public: 7 String() 8 : data_(new char[1]) 9 { 10 *data_ = '\0'; 11 } 12 13 String(const char* str) 14 : data_(new char[strlen(str) + 1]) 15 { 16 strcpy(data_, str); 17 } 18 19 String(const String& rhs) 20 : data_(new char[rhs.size() + 1]) 21 { 22 strcpy(data_, rhs.c_str()); 23 } 24 /* Delegate constructor in C++11 25 String(const String& rhs) 26 : String(rhs.data_) 27 { 28 } 29 */ 30 31 ~String() 32 { 33 delete[] data_; 34 } 35 36 /* Traditional: 37 String& operator=(const String& rhs) 38 { 39 String tmp(rhs); 40 swap(tmp); 41 return *this; 42 } 43 */ 44 String& operator=(String rhs) // yes, pass-by-value 45 { 46 swap(rhs); 47 return *this; 48 } 49 50 // C++ 11 51 String(String&& rhs) 52 : data_(rhs.data_) 53 { 54 rhs.data_ = nullptr; 55 } 56 57 String& operator=(String&& rhs) 58 { 59 swap(rhs); 60 return *this; 61 } 62 63 // Accessors 64 65 size_t size() const 66 { 67 return strlen(data_); 68 } 69 70 const char* c_str() const 71 { 72 return data_; 73 } 74 75 void swap(String& rhs) 76 { 77 std::swap(data_, rhs.data_); 78 } 79 80 private: 81 char* data_; 82};
注意代码的几个要点：
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只在构造函数里调用 new char[]，只在析构函数里调用 delete[]。
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赋值操作符采用了《C++编程规范》推荐的现代写法。
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每个函数都只有一两行代码，没有条件判断。
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析构函数不必检查 data_ 是否为 NULL。
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构造函数
String(const char* str)没有检查 str 的合法性，这是一个永无止境的争论话题。这里在初始化列表里就用到了 str，因此在函数体内用 assert() 是无意义的。
这恐怕是最简洁的 String 实现了。
练习1：增加 operator==、operator<、operator[] 等操作符重载。
练习2：实现一个带 int size_; 成员的版本，以空间换时间。
练习3：受益于右值引用及移动语意，在 C++11 中对 String 实施直接插入排序的性能比C++98/03要高，试编程验证之。（g++的标准库也用到了此技术。）
陈皓注：同时，大家可以移步看看我的一篇老文《STL中String类的问题》