自定义字符串类HomyshenTH_String的operator+=重载实现问题排查

我在实现自定义字符串类HomyshenTH_String时遇到问题：使用空初始化的字符串对象调用+=运算符时程序出错。我已经定义了默认构造函数=default，手动设置str=""和sz=0也无法解决问题。以下是类实现代码和测试代码：

类实现代码 #

HomyshenTH_String::HomyshenTH_String() = default;

HomyshenTH_String::HomyshenTH_String(const HomyshenTH_String& s)
{
    str = s.str;
    sz = s.sz;
}

HomyshenTH_String::HomyshenTH_String(const char* ch)
{
    int length = 0;
    while (ch[length] != '\0') length++;
    str = new char[length];
    for (int i = 0; i < length; i++) {
        str[i] = ch[i];
    }
    sz = length;
}

HomyshenTH_String& HomyshenTH_String::operator+=(const HomyshenTH_String& s)
{
    size_t old_size = this->sz;
    this->sz = old_size + s.sz;
    for (size_t i = 0; i < s.sz; i++) {
        this->str[i + old_size] = s[i];
    }
    return *this;
}

测试代码 #

HomyshenTH_String s("wordle");
const HomyshenTH_String s1("WORD");
s += s1; // 正常运行
s += "a"; // 正常运行
HomyshenTH_String MySubstr;
MySubstr += "a"; // 出错

问题原因 #

1. 默认构造函数未初始化指针成员
   使用=default的默认构造函数不会初始化类的指针成员str，此时str是野指针。当空对象调用+=时，直接访问this->str[i + old_size]会触发未定义行为，导致程序崩溃。就算手动设置sz=0，str依然是野指针，没有指向合法内存，写入操作依然非法。

2. operator+=未重新分配内存
   现有+=运算符只是修改了sz，就尝试在原内存后追加数据，但空对象根本没分配内存；就算是已初始化的对象，构造函数分配的内存仅够存原字符串，追加时会越界，同样属于未定义行为，只是没立刻崩溃而已。

3. 拷贝构造函数的浅拷贝隐患
   当前拷贝构造函数直接复制指针，会导致多个对象共享同一块内存。当其中一个对象销毁释放内存后，其他对象的str就成了野指针，后续操作必然出错。

修复方案 #

1. 正确实现默认构造函数
   手动初始化指针和大小，确保str合法：

   HomyshenTH_String::HomyshenTH_String() : str(nullptr), sz(0) {}
   

2. 重写operator+=实现内存重分配
   追加前先分配足够新内存，复制原内容再追加新内容，最后释放旧内存：

   HomyshenTH_String& HomyshenTH_String::operator+=(const HomyshenTH_String& s)
   {
       size_t new_size = sz + s.sz;
       char* new_str = new char[new_size + 1]; // +1 存储字符串结束符'\0'
       
       // 复制原字符串
       for (size_t i = 0; i < sz; ++i) {
           new_str[i] = str[i];
       }
       // 追加新字符串
       for (size_t i = 0; i < s.sz; ++i) {
           new_str[sz + i] = s.str[i];
       }
       new_str[new_size] = '\0'; // 必须添加结束符
       
       // 替换内存
       delete[] str;
       str = new_str;
       sz = new_size;
       
       return *this;
   }
   

3. 修复拷贝构造函数为深拷贝
   为新对象分配独立内存，避免共享内存问题：

   HomyshenTH_String::HomyshenTH_String(const HomyshenTH_String& s)
   {
       sz = s.sz;
       str = new char[sz + 1];
       for (size_t i = 0; i < sz; ++i) {
           str[i] = s.str[i];
       }
       str[sz] = '\0';
   }
   

4. 添加析构函数释放内存
   必须清理分配的内存，防止内存泄漏：

   HomyshenTH_String::~HomyshenTH_String()
   {
       delete[] str;
   }
   

内容的提问来源于stack exchange，提问作者lilof