C++Primer笔记-第三章：字符串、向量和数组

前言

该系列是《C++Primer第五版》的笔记，包含本人认为值得记录和整理的主要的知识点，并不是全部内容，也不是具体的内容。
该系列文章的作用应该是作为复习或预习的参考，有哪些知识点忘记或想学，可以大致浏览下该文章，然后再去书中寻找详细解答。（本系列文章基本是按书本顺序罗列的知识点，便于大家去书中寻找）
所以看该文章前，需要有一定的C++基础，否则阅读起来可能有困难。

本文大致整理了第三章的知识点，属于C++比较基础的内容，没有难点，只有内置数组和指针的搭配使用起来比较麻烦。

链接目录

• 第二章：变量与基本类型
• 第三章：字符串、向量和数组
• 第四章：表达式
• 第五章：语句
• 第六章：函数
• 第七章：类
• 第八章：IO库
• 第九章：顺序容器
• 第十章：泛型算法
• 第十一章：关联容器
• 第十二章：动态内存
• 第十三章：拷贝控制
• 第十四章：重载运算与类型转换
• 第十五章：面向对象程序设计
• 第十六章：模板与泛型编程
• 第十七章：标准库特殊设施
• 第十八章：用于大型程序的工具
• 第十九章：特殊工具与技术

命名空间的using声明

声明形式：using namespace::name
例如，如果不进行命名空间声明，对于标准输入输出，需要加上std::

//如果没有声明命名空间，需要显式注明
std::cout << "hello world" << std::endl;
//声明命名空间后，可以省去显式注明
using std::cout;
using std::endl;
cout << "hello world" << endl;

//如果是导入整个命名空间，则需要添加namespace
using namespace std;
cout << "hello world" << endl;

关于命名空间在十八章有更详细的介绍。

标准库类型string

定义在头文件string中，包含在命名空间std中。

多种初始化方式：

• 默认初始化为空字符串：string s;
• 初始化为字符串：string s = "hello";
• 拷贝初始化：string s(str);，s的内容从str那拷贝
• 带参初始化：string s = string(10, 'c');，内容包含10个c

注意string.size()返回的是string::size_type类型的值，是一种无符号数，如果和有符号数混合使用，可能会有预期外的错误。

例如：s.size() < n，如果n是一个负数，看作无符号数则是一个非常大的数，使该条件判断几乎永远为真。

关于string对象的各种操作在书中有表格罗列，本文就不再花费篇幅进行罗列了。

标准库类型vector

vector是一种容器，类似于动态数组，定义在头文件vector中，包含在命名空间std中。

多种初始化方式：其中T为数据类型

• 默认初始化为空数组：vector<T> v;
• 拷贝初始化：vector<T> v(v2)，v中内容为v2的拷贝
• 带参初始化：vector<T> v(n, val);，v中包含n个值为val的元素
• 列表初始化：vector<T> v{a, b, c};，v中包含a、b、c

向vector添加元素：v.push_back(val);，在v的末尾添加值为val的元素

其他vector操作：

• v.empty()：当v空时为真
• v.size()：返回v中元素个数
• v[n]：返回第n个位置上元素的引用

迭代器

迭代器的使用类似于指针，但实际上是一种标准库内置的类。

对于有迭代器的类型，都包含begin和end成员，其中begin指向第一个元素，end指向尾后元素（实际上不存在内容，仅是个标记）。
例如上述的vector：获取v的迭代器auto b = v.begin(), e = v.end();

迭代器运算：

• *iter：返回迭代器iter所指元素的引用
• iter->mem：等价于(*iter).mem
• iter++：指向下一元素
• iter+n：向后移动n个元素，可能越界
• iter--：指向上一元素
• iter-n：向前移动n个元素，可能越界
• iter1 - iter2：迭代器所指元素的距离
• iter1 == iter2：当指向相同元素时为真

上述auto可能会让有些人感到困惑，想明白迭代器的具体类型是什么。实际上和引入auto的初衷一样，我们通常知道如何使用一个迭代器，但对于迭代器的准确类型，有时候是不清晰的。
例如，对于一个vector<int>的迭代器，其准确类型是vector<int>::iterator，这样对于编写程序不方便，我们通常只需要知道怎么使用它们即可，无需明白它们的具体类型。

数组

对于C++的内置数组，数组大小和维度的参数必须是常量表达式，即在编译期间就能确定的参数。
对于所声明数组的元素的初始化操作，和内置类型的变量初始化一致（本系列第二章有提及）

多种初始化方式：

• 默认初始化：int arr[10];
• 列表初始化：int arr[3] = {1, 2, 3};
• 忽略参数的列表初始化：int arr[] = {1, 2, 3};编译器会自动判断数组大小
• 缺少元素的列表初始化：int arr[5] = {1, 2, 3};剩下元素执行默认初始化

关于字符数组的特殊情况，我们知道C++中字符串以\0结尾，代表字符串的结束，所以需要多一个位置给\0。
于是有以下特殊情况：

• char arr[] = "C++";，会自动添加\0在结尾
• char arr[3] = "C++";，错误，没有空间存放\0
• char arr[4] = {'C', '+', '+', '\0'};，手动添加\0

另外，数组不允许拷贝和赋值，int arr2[] = arr;将是错误的。

复杂数组声明，这里涉及到表达式的优先级，在下一章有详细介绍。

int *pt[10];//含有10个整型指针的数组
int (*ptr)[10] = &arr;//ptr指向一个含有10个整型元素的数组
int (&arrRef)[10] = arr;//arrRef引用一个含有10个整型元素的数组

指针和数组：在大多数表达式中，数组名实际上会被隐式的转化为指向数组首元素的指针。

int arr[] = {1, 2, 3};
int *p = arr;//p指向arr首元素
p++;//p向后移动一个元素

数组的下标运算[]：实际上是对指针进行解运算

int arr[] = {1, 2, 3};
int *p = arr + 2;//指向尾元素
int i = p[-1];//等价于*(p-1)，此时指向第二个元素

现代C++程序除了特殊场景外，应该尽量使用vector而不是内置数组。

C风格字符串

由于历史原因，C++兼容C的代码，所以需要兼顾C风格的字符串，即char数组类型，这里需要注意\0和数组大小。

//例如
char str[] = {'C', '+', '+'};
//由于str没有空字符结尾，可能会一直沿着内存空间寻找空字符
cout << strlen(str) << endl;//strlen用来计算字符数组的长度
//以下情况必须保证largeStr必须有足够大的空间，否则会引发严重错误
strcpy(largeStr, s);//把s拷贝给largeStr
strcat(largeStr, s);//把s连接到largeStr后面

多维数组

多维数组的初始化：

int arr[3][3] = {
	{0, 1, 2},
	{3, 4, 5},
	{6, 7, 8}
};
//等价于
int arr[3][3] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
//对于缺值的初始化，每行未定义的值为初始值
int arr[3][3] = {
	{1},
	{2},
	{3}
};
int arr[3][3] = {1, 2, 3};//对于该种缺值的初始化，只有第一行被定义了

指针和多维数组：

int arr[3][3];
int (*p)[3] = arr;//p指向含有三个元素的数组
p = &arr[2];//p指向arr的第三个元素(第三行)

//另外，圆括号不可省略
int *p[4];//含有四个整型指针的数组
int (*p)[4];//指向含有四个元素的数组的指针

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