字符串一種在程序中經常要使用到的數據結構，然而在C中卻沒有字符串這種類型。在C++中，為了方便字符串的使用，在STL中提供了一個string類。該類維護一個char指針，並封裝和提供各種的字符串操作。
一、為什麼要實現隱式公享寫時拷貝
試想一下，如果我們要自己實現一個string類，最簡單的方式是什麼？就是讓每一個string類的實例維護一個在內存中獨立的字符數組，每個string對象各不相干。這樣一個對象的任何變化都不會影響到其他的對象。這樣做的好處就是處理簡單，不易出錯，但是這樣做的缺點卻是內存的使用量、程序的效率也低。
例如，對於如下的例子：
int swap(string &x, string &y)
{
string tmp(x);
x = y;
y = tmp;
}
在上面的代碼中，我們需要做的事情非常簡單，只是想交換一下兩個string對象的值而已。然而，如果我們采用上面所說的實現方式，一共在內存上進行了三次的用new來創建一個新的數組並復制數據，同時還會調用兩次的delete[]。我們花了這麼大的力氣才完成了這樣一個簡單的動作。而隱式共享寫時復制的內存管理策略卻可以解決這樣的問題。雖然C++11用&&運算符解決了上述問題，但是在程序中使用大量的string的副本，而不改變其值的情況還是不少的。例如string數組，刪除一個元素後的移動操作。
二、隱式共享寫時復制的實現思想
什麼是隱式共享寫時拷貝呢？就是當用一個string對象初始化另一個string對象或把一個string對象賦值給另一個string對象時，它們內部維護的指針其實指向了內存中的同一個字符數組，這就是隱式共享。
使用這種方法，上述的代碼就不需要調用new來創建數組也不需要復制，也不會調用delete[]（如果不是很明白也不要緊，看完實現代碼和後自然就明白了）。然後兩個指針指向同一個對象很容易引發錯誤，當其中一個對象執行析構函數釋放掉其內部指針指向的內存時，另一個對象卻對此完全不知情，可能會引用一個不存在的內存，從而讓程序崩潰。所以為了方便資源的管理，我們引用智能指針的思想，為每個內存中的字符數組（用new創建，存在於堆中）添加一個引用計數used，表示有多少個對象引用這個塊內存（即字符數組）。當一個對象析構時，它會把引用計數used減1，當used為0時，表示沒有對象引用這塊內存，從而把這塊內存釋放掉。當然由於used也要在對象中共享，所以它也是一個堆中的數據，每個對象有一個指向它的指針。
而當一個string對象需要改變它的值時，例如
string s1("abc");
string s2(s1);
string s3("edf");
s2 += s3;
此時，s1和s2指向了堆內存中的同一個字符數組，而當s2的值要改變時，因為如果直接在其指向的內存中修改，則會影響到對象s1，所以為了讓s2的操作不影響到s1，s2會在重新new出一塊內存，然後先把之前所引用的字符數組的數據復制到新的字符數組中，然後再把s3中的字符數據復制到新的字符數組中。這就是寫時拷貝。注意，同時還要把之前指向的內存的引用計數減1（因為它指向了新的堆中的字符數組），並在堆中重新new一個塊內存，用於保存新的引用計數，同時把新的字符數組的引用計數置為1。因為此時只有一個對象（就是改變值的對象）在使用這個內存。
三、代碼實現及設計要點詳解
說了這麼多，還是來看看代碼的實現吧，為了與標准C++的string類區別開來，這樣采用第一個字母大寫來表示自定義的字符串類String。
C++ string類的隱式共享寫時拷貝實現代碼下載：
免費下載地址在 http://linux.linuxidc.com/
用戶名與密碼都是www.linuxidc.com
具體下載目錄在 /2014年資料/4月/4日/C++ string類的隱式共享寫時拷貝的實現及設計要點
下載方法見 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-07/87684.htm
其頭文件_stringv2.h如下：
#ifndef _STRINGV2_H_INCLUDED
#define _STRINGV2_H_INCLUDED
/***
String類的部分實現，采用的內存管理策略是：隱式共享，寫時復制
實現方法：與智能指針的實現類似
***/
class String
{
public:
String();
String(const String& s);
String(const char *pc, size_t len);
String(const char *pc);
~String();
String& operator=(const String &s);
String& operator=(const char *s);
String& operator+=(const String &rhs);
String& operator+=(const char *rhs);
void clear();
size_t getLength()const {return _length;}
const char* cstr()const {return _cstr;}
private://function
void _initString(const char *cstr, size_t len);
void _decUsed();
char* _renewAndCat(const char *cstr, size_t len);
void _addString(const char *cstr, size_t len);
void _addAssignOpt(const char *cstr, size_t len);
private://data
char *_cstr;
size_t *_used;
size_t _length;
size_t _capacity;
};
String operator+(const String &lhs, const String &rhs);
std::ostream& operator <<(std::ostream &os, const String &s);
std::istream& operator >>(std::istream &in, String &s);
#endif // _STRINGV2_H_INCLUDED
從上面的String的數據成員，我們可以看到String在其內部維護一個指向堆內存的字符數組的char指針_cstr和一個指向堆內存中字符數組的引用計數的size_t指針_used。本類並沒有實現String的所有操作，只是實現了大部分的初始化和String跟寫操作有關的函數。
注意：為了說明的方便，我會使用s._cstr等方式來指明一個成員變量所屬的對象，或使用*s._cstr等方式來引用一個對象的指針成員所指的內存。但這並不是說在類的外面訪問成員變量，只是為了說明的方便和清晰而已。為了方便代碼的閱讀，類的成員變量或私有函數都以下劃線“_”開頭。
