【C++】《C++ Primer 》第三章

第三章 字符串、向量和数组

一、命名空间的using声明

• 使用某个命名空间：例如 using std::cin表示使用命名空间std中的名字cin。
• 头文件的代码一般不应该使用using声明，这是因为头文件的内容会拷贝到所有引用它的文件中去，这样使用了该头文件的源码也会使用这个声明，会带来风险。

二、标准库类型string

1. 定义和初始化string对象

1.1. 初始化string对象的方式

方式	含义
string s1	默认初始化，s1是一个空串
string s2(s1)	s2是s1的副本
string s2 = s1	等价于s2(s1)，s2是s1的副本
string s3("value")	s3是字面值“value”的副本，除了字面值最后的那个空字符外
string s3 = "value"	等价于s3("value")，s3是字面值"value"的副本
string s4(n, 'c')	把s4初始化为由连续n个字符c组成的串

1.2. 拷贝初始化（copy initialization）和 直接初始化（direct initialization）

• 拷贝初始化（copy initialization）：使用等号=将一个已有的对象拷贝到正在创建的对象。
• 直接初始化（direct initialization）：通过括号给对象赋值。

2. string对象上的操作

2.1. string的操作

操作	含义
os << s	将s写到输出流os当中，返回os
is >> s	从is中读取字符串赋给s，字符串以空白分割，返回is
getline(is, s)	从is中读取一行赋给s，返回is
s.empty()	s为空返回true，否则返回false
s.size()	返回s中字符的个数
s[n]	返回s中第n个字符的引用，位置n从0计起
s1+s2	返回s1和s2连接后的结果
s1=s2	用s2的副本代替s1中原来的字符
s1==s2	如果s1和s2中所含的字符完全一样，则它们相等；string对象的相等性判断对字母的大小写敏感
s1!=s2
<, <=, >, >=	利用字符在字典中的顺序进行比较，且对字母的大小写敏感

2.2. 读写string对象

• 执行读操作>>：忽略掉开头的空白（包括空格、换行符和制表符），直到遇到下一处空白为止。
• getline：读取一整行，包括空白符。

string s;   
cin >> s;   // 输入 "   hello world!   "
cout << s;  // 输出 "hello"

string s1, s2;
cin >> s1 >> s2;    // 输入 "   hello world!   "
cout << s1 << s2;   // 输出 "helloworld!"

string line;
while(getling(cin, line))   // 每次读入一整行，直到到达文件末尾
    cout << line << endl;

2.3. 字面量和string对象相加

• 字面值和string是不同的类型。但是标准库允许把字符字面量和字符串字面量转换成string类型。
• 当把字符字面量和字符串字面量和string对象混在一条语句时，必须确保每个加法运算符的两侧至少有一个时是string对象。

3. 处理string对象中的字符

• 建议使用C++版本的C标准库头文件。

3.1. cctype头文件中的函数

函数	含义
isalnum(c)	当c是字母或数字时为真
isalpha(c)	当c是字母时为真
iscntrl(c)	当c是控制字符时为真
isdigit(c)	当c是十进制数字时为真
isgraph(c)	当c不是空格但可以打印时为真
islower(c)	当c是小写字母时为真
isprint(c)	当c是可打印字符时为真（c是空格或者具有可视形式）
ispunct(c)	当c是标点符号时为真
isspace(c)	当c是空白时为真（空格、横向制表符、纵向制表符、回车符、换行符、进纸符）
isupper(c)	当c是大写字母时为真
isxdigit(c)	当c是十六进制数字时为真
tolower(c)	当c是大写字母，输出对应的小写字母；否则原样输出c
toupper(c)	当c是小写字母，输出对应的大写字母；否则原样输出c

3.2. 使用基于范围for语句

• for (auto c: str)，或者 for (auto &c: str)使用引用直接改变字符串中的字符。

4. 本节习题

4.1. 练习3.6

4.2. 练习3.11

三、标准库类型vector

• 使用它：#include 然后 using std::vector;
• vector是一个容器，也是一个类模板。
• 类模板：本身不是类，但可以实例化instantiation出一个类。 vector是一个模板， vector是一个类型。
• 通过将类型放在类模板名称后面的尖括号中来指定类型，如vector v。

1. 定义和初始化vector对象

1.1. 定义和初始化vector对象

方式	含义
vector v1	v1是一个空vector，它潜在的元素是T类型的，执行默认初始化
vector v2(v1)	v2中包含有v1所有元素的副本
vector v2 = v1	等价于v2(v1)，v2中包含v1所有元素的副本
vector v3(n, val)	v3包含了n个重复的元素，每个元素的值都是val
vector v4(n)	v4包含了n个重复地执行了值初始化的对象
vector v5{a, b, c...}	v5包含了初始值个数的元素，每个元素被赋予相应的初始值
vector v5={a, b, c...}	等价于v5{a, b, c...}

2. 向vector对象中添加元素

• 向vector对象中添加元素
  • v.push_back(e) 在尾部增加元素。
  • 如果循环体内部包含有向vector对象添加元素的语句，则不能使用范围for循环，因为在范围for循环不应改变其所遍历序列的大小。
• vector对象（以及string对象）的下标运算符，只能对确知已存在的元素执行下标操作，不能用于添加元素。
• 只能对确知已存在的元素执行下标操作。

3. 其他vector操作

3.1. 其他vector操作

操作	含义
v.emtpy()	如果v不含有任何元素，返回真；否则返回假
v.size()	返回v中元素的个数
v.push_back(t)	向v的尾端添加一个值为t的元素
v[n]	返回v中第n个位置上元素的引用
v1 = v2	用v2中的元素拷贝替换v1中的元素
v1 = {a,b,c...}	用列表中元素的拷贝替换v1中的元素
v1 == v2	v1和v2相等当且仅当它们的元素数量相同且对应位置的元素值都相同
v1 != v2	同上
<,<=,>, >=	以字典顺序进行比较

四、迭代器介绍

• 所有标准库容器都可以使用迭代器，但是是由少数几种同时支持下标运算符。
• 严格来说，string对象不属于容器类型，但是它支持很多和容器类型类似的操作。
• 类似于指针类型，迭代器也提供了对对象的间接访问。

1. 使用迭代器

1.1. 迭代器运算符

运算符	含义
*item	返回迭代器iter所指向的元素的引用
item->mem	解引用iter并获取该元素的名为mem的成员，等价于 ** (*item).mem **
++item	令iter指示容器中的下一个元素
--iter	令iter指示容器中的上一个元素
iter1 == iter2	判断两个迭代器是否相等。如果两个迭代器指向的同一个元素或者同一个容器的尾后迭代器则相等，反之不相等。

1.2. 迭代器类型

vector<int>::iterator it;   // it能读写vector<int>的元素
string::iterator it2;   // it2能读写string对象中的字符

vector<int>::const_iterator it3;   // ii3只能读vector<int>的元素
string::const_iterator it4;   // it4只能读string对象中的字符

1.3. cbegin和cend

为了专门的得到const_iterator类型的返回值，C++11引入了cbegin和cend。它们类似于begin和end，分别返回指向容器的第一个元素和最后元素下一个位置的迭代器。
但是不同的是，它们不论对象本身是否是常量，返回值都是const_iterator。

2. 迭代器运算

2.1. 迭代器运算

运算符	含义
iter + n	迭代器加上一个整数值仍得到一个迭代器，迭代器指示的新位置和原来相比向前移动了若干个元素。结果迭代器或者指示容器内的一个元素，或者指示容器尾元素的下一位置。
iter - n	迭代器减去一个证书仍得到一个迭代器，迭代器指示的新位置比原来向后移动了若干个元素。结果迭代器或者指向容器内的一个元素，或者指示容器尾元素的下一位置。
iter1 += n	迭代器加法的复合赋值语句，将iter1加n的结果赋给iter1。
iter1 -= n	迭代器减法的复合赋值语句，将iter2减n的加过赋给iter1。
iter1 - iter2	两个迭代器相减的结果是它们之间的距离，也就是说，将运算符右侧的迭代器向前移动差值个元素后得到左侧的迭代器。参与运算的两个迭代器必须指向的是同一个容器中的元素或者尾元素的下一位置。
>、>=、<、<=	迭代器的关系运算符，如果某迭代器

2.2. 使用迭代器完成二分搜索

auto beg = text.begin(), en = text.end();
auto mid = text.begin() + (en - beg) / 2;

while (mid != en && *mid != result) {    
    if (result < *mid) en = mid;
    else beg = mid + 1;

    // 迭代器的加法不存在，所以mid=(beg+en)/2不合法。但是支持迭代器和整数的加减法运算，即控制其左右移动。
    mid = begin + (en - beg) / 2 ;
}

五、数组

• 它相当于vector的低级版，长度固定，特殊情况下性能更好，但是缺少灵活性。现代的C++程序应当尽量使用vector和迭代器，避免使用内置数组和指针；应该尽量使用string，避免使用C风格的基于数组的字符串。

1. 定义和初始化内置数组

1.1. 定义和初始化内置数组

• 初始化：char input_buffer[buffer_size];，长度必须是const表达式，或者不写，让编译器自己推断。
• 数组不允许直接赋值给另一个数组。

1.2. 访问数组元素

• 数组下标的类型：size_t 。
• 字符数组的特殊性：结尾处有一个空字符，如 char a[] = "hello";
• 用数组初始化 vector： int a[] = {1,2,3,4,5}; vector v(begin(a), end(a));

1.3. 数组和指针

• 使用数组时，编译器一般会把它转换成指针。
• 标准库类型限定使用的下标必须是无符号类型，而内置的下标可以处理负值。
• 指针访问数组：在表达式中使用数组名时，名字会自动转换成指向数组的第一个元素的指针。

六、多维数组

• 严格来说，C++中没有多维数组，它其实是数组的数组。不建议使用它，直接使用 vector<vector > 更好。