7. replace函数
replace函数是basic_string中一个最重要的函数，很多操作都是直接/间接通过replace完成，包括insert，erase，assignment等等。Repalce函数在basic_string中有多个重载的形式。下面开始分析repalce函数。由于repalce函数调用了其他的函数，还是现从被调用的函数开始出发。
在下面的描述中，原字符串主要是指被替换的字符串（即要被修改的字符串）。
1. _M_mutate函数
_M_mutate函数主要是用于判断从__pos开始，用长度为__len2的串替换长度为__len1的串，是否进行内存的分配。
Void _M_mutate(size_type __pos, size_type __len1, size_type __len2)
{
const size_type __old_size = this->size();
//__new_size指的是替换以后字符串的长度
const size_type __new_size = __old_size + __len2 - __len1;
//__how_much表示原字符串末端保留下来字符串的长度
const size_type __how_much = __old_size - __pos - __len1;
//if判断主要是必须重新分配内存
if(_M_rep() == &_S_empty_rep() || _M_rep()->_M_is_shared() || __new_size > capacity())
{
const allocator_type __a = get_allocator();
_Rep* __r = _Rep::_S_create(__new_size, capacity(), __a);
//如果pos不为0（pos应该是大于0的），把原字符串开头到pos之间的子串copy到新串
if(__pos)
traits_type::copy(__r->_M_refdata(), _M_data(), __pos);
//如果how_much不为0，把原字符串末端留下的子串copy到新串的末端
if(__how_much)
traits_type::copy(__r->_M_refdata() + __pos + __len2, _M_data() + __pos + __len1, __how_much);
//减去原字符串的引用计数，并交换原串和新串
_M_rep()->_M_dispose(__a);
_M_data(__r->_M_refdata());
}
else if (__how_much && __len1 != __len2)
{
//else主要在不重新分配内存的情况下，并且需要移动原字符串末端的字符
traits_type::move(_M_data() + __pos + __len2, _M_data() + __pos + __len1, __how_much);
}
_M_rep()->_M_set_sharable();
_M_rep()->_M_length = __new_size;
//很关键，要设置最后的结束标志
_M_data()[__new_size] = _Rep::_S_terminal; // grrr. (per
}
那么_M_mutate函数执行结束以后，我们可以得到的结论是在字符串中从__pos开始留下了长度为__len2的空白区间，等待填充。
2. _M_replace_safe函数
这个函数主要填充字符串中从__pos开始留下了长度为__len2的空白区间。
basic_string&
_M_replace_safe(size_type __pos1, size_type __n1, const _CharT* __s, size_type __n2)
{
_M_mutate(__pos1, __n1, __n2);
if (__n2 == 1)
_M_data()[__pos1] = *__s;
else if (__n2)
traits_type::copy(_M_data() + __pos1, __s, __n2);
return *this;
}
3. _M_replace函数
有了上面的_M_replace_safe函数，则_M_replace非常容易完成。
basic_string<_CharT, _Traits, _Alloc>&
replace(size_type __pos, size_type __n1, const _CharT* __s, size_type __n2)
{
//判断字符串__s和它的长度__n2都是有效
__glibcxx_requires_string_len(__s, __n2);
//判断__pos在原字符串是一个合法的位置
_M_check(__pos, "basic_string::replace");
//_M_limit(__pos, __n)完成长度检测，即__pos + n的距离不应该超过原字符串的长度
__n1 = _M_limit(__pos, __n1);
//下面的if判断主要防止字符串太长了，超过了可表示的最大值
if (this->max_size() - (this->size() - __n1) < __n2)
__throw_length_error(__N("basic_string::replace"));
bool __left;
//判断是否和其他字符对象共享，并且这两个字符串不重叠
if (_M_rep()->_M_is_shared() || less<const _CharT*>()(__s, _M_data())|| less<const _CharT*>()(_M_data() + this->size(), __s))
return _M_replace_safe(__pos, __n1, __s, __n2);
else if ((__left = __s + __n2 <= _M_data() + __pos) || _M_data() + __pos + __n1 <= __s)
{
//这个if判断主要是判断这两个字符串时候有重叠，如果没有重叠执行下面的
const size_type __off = __s - _M_data();
_M_mutate(__pos, __n1, __n2);
if (__left)
traits_type::copy(_M_data() + __pos, _M_data() + __off, __n2);
else
traits_type::copy(_M_data() + __pos, _M_data() + __off + __n2 - __n1, __n2);
return *this;
}
else
{
//两个字符串有重叠的情况，先生成一个临时对象
const basic_string __tmp(__s, __n2);
return _M_replace_safe(__pos, __n1, __tmp._M_data(), __n2);
}
}
4. _M_replace_aux函数
_M_replace_aux函数和_M_replace_safe函数非常相似。这个函数主要完成的是拷贝__n2个字符__C，所以有一点点区别（别的函数都是处理字符串的）。
basic_string&
_M_replace_aux(size_type __pos1, size_type __n1, size_type __n2, _CharT __c)
{
if (this->max_size() - (this->size() - __n1) < __n2)
__throw_length_error(__N("basic_string::_M_replace_aux"));
_M_mutate(__pos1, __n1, __n2);
if (__n2 == 1)
_M_data()[__pos1] = __c;
else if (__n2)
traits_type::assign(_M_data() + __pos1, __n2, __c);
return *this;
}
5. replace函数小结
在basic_string中的其他重载的replace函数，有12个函数都是使用上面的replace函数，有两个使用的上面的_M_replace_aux函数。
8. insert和erase函数
insert和erase函数都是借助于replace函数实现的，也是比较简单。
Insert函数：
Insert函数共有8个重载的形式，根据返回值可以分为3类，其中最为主要的是返回值为basic_string&。
1. 返回值为basic_string&的insert函数
这个insert完成的给定__pos插入长度为__n的字符串__s。
basic_string&
insert(size_type __pos, const _CharT* __s, size_type __n)
{
__glibcxx_requires_string_len(__s, __n);
_M_check(__pos, "basic_string::insert");
if (this->max_size() - this->size() < __n)
__throw_length_error(__N("basic_string::insert"));
//照样判断是否需要重新分配内存
if(_M_rep()->_M_is_shared() || less<const _CharT*>()(__s, _M_data())|| less<const _CharT*>()(_M_data() + this->size(), __s))
return _M_replace_safe(__pos, size_type(0), __s, __n);
else
{
//两个串有重叠,在源代码中有一段注释，说明了为什么引入和临时变量__off
//如果是你第一次写这样的代码，不知道你是否能考虑到？？
//由于_M_mutate函数可能会重新分配内存，也就说字符串实际的位置可能发生变化，而在这段代码中__s和_M_data()实际上有重叠，那么当_M_data()实际所指的c_style字符串发生变化，__s也就会失效，所以引入临时变量，保存他们之间的相对距离，然后在_M_mutate函数执行后重新找到字符串__s。
const size_type __off = __s - _M_data();
_M_mutate(__pos, 0, __n);
__s = _M_data() + __off;
_CharT* __p = _M_data() + __pos;
//被插入的子串末端在__p之前，直接拷贝
if (__s + __n <= __p)
traits_type::copy(__p, __s, __n);
//被插入的子串始端在__p之后，直接拷贝
else if (__s >= __p)
traits_type::copy(__p, __s + __n, __n);
else
{
//被插入的子串和插入子串位置重叠，需要小心，防止覆盖原来字符
//不过这里的算法也算是奇怪，居然是从__S开始计算__n个字符，但是中间吆除去__P开头__n个字符。如下图所示：