C++和标准库速成(六)——结构化绑定、循环、初始化列表、C++中的字符串

最新推荐文章于 2025-06-09 17:14:49 发布

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分类专栏： C++20 文章标签： c++

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1. 结构化绑定

结构化绑定允许声明多个变量，这些变量使用数组、结构体、pair或元组中的元素以初始化。例如，假设有下面的数组：
std::array values { 11, 22, 33 };
可声明3个变量x、y和z，像下面这样使用数组中的3个值进行初始化。注意：必须为结构化绑定使用auto关键字。例如，不能用int替代auto。
auto [x, y, z] { values };
使用结构化绑定声明的变量数量必须与右边表达式中的值数量匹配。
如果所有非静态成员都是公有的，也可将结构化绑定用于结构体。例如：

struct Point {
	double m_x, m_y, m_z;
};
Point point;
point.m_x = 1.0;
point.m_y = 2.0;
point.m_z = 3.0;
auto [x, y, z] { point };

正如最后一个例子，以下代码将pair中的元素分解为单个变量：

std::pair myPair { "hello", 5 };
auto [theString, theInt] { myPair }; // decompose using structured bindings.
std::cout << std::format("theString: {}\ttheInt: {}\n", theString, theInt);

2. 循环

2.1 while循环

只要条件表达式的求值结果为true，while循环就会重复执行一个代码块。例如，下面的代码会输出“This is silly."五次。

int i { 0 };
while ( i < 5 ) {
	std::cout << "This is silly.\n";
	++i;
}

在循环中使用break关键字立刻跳出循环并继续执行从程序。关键字continue可用来返回到循环顶部并对while表达式重新求值。然而，在循环中使用continue经常被认为是不良的编码风格，因为它们会使程序的执行产生无规则的跳转，应该慎用。

2.2 do/while循环

C++还有一个版本的while循环，称为do/while循环。其运行方式类似于while循环，但会首先执行代码，而判断是否继续执行的条件检测被放在结尾处。如果想让代码块至少执行一次，并且根据某一条件确定是否多次执行，就可以使用这个循环版本。下面的代码尽管条件为false，但仍会输出"This is silly."一次。

int i { 100 };
do {
	std::cout << "This is silly.\n";
	++i;
} while ( i < 5 );

2.3 for循环

for循环提供了另一种循环语法。任何for循环都可转换为while循环，反之亦然。然而，for循环的语法一般更简便，因为可看到循环的初始表达式、结束条件以及每次迭代结束后执行的语句。在下面的代码中，i被初始化为0；只要i小于5，循环就会继续执行；每次迭代结束时，i的值会增1。

for ( int i { 0 }; i < 5; ++i) {
	std::cout << "This is silly.\n";
}

2.4 基于范围的for循环

基于范围的for循环是第四种循环，这种循环允许方便地迭代容器中的元素。这种循环类型可用于C风格数组、初始化列表，可用于任何具有返回迭代器的begin()和end()方法的类型，例如std::array、std::vector以及其他所有标准库容器。
下面首先定义了一个包含4个整数的数组，此后基于范围的for循环遍历数组中的每个元素的副本，输出每个值。为在迭代元素时不制作副本，应使用引用变量。

std::array arr { 1, 2, 3, 4 };
for ( int i : arr ) {
	std::cout << i << "\n";
}

从C++20开始，可以在基于范围的for循环中使用初始化器：

for ( <initializer>; <for-range-declaration> : <for-range-initializer>) { 
	<body> 
}

任何在<initializer>中引入的变量只能被用于<for-range-initializer>和<body>中，不能被用于基于范围的for循环之外。示例如下：

for (std::array arr { 1, 2, 3, 4}; int i : arr ) {
	std::cout << i << "\n";
}

3. 初始化列表(C++11)

初始化列表在<initializer_list>头文件中定义；利用初始化列表，可轻松地编写能接收可变数量参数的函数。std::initializer_list是一个模板，要求在尖括号之间指定列表中的元素类型，这类似于指定vector中存储的对象类型。示例如下：

int makeSum(std::initializer_list<int> values) {
	int total { 0 };
	for ( int value : values ) {
		total += value;
	}
	return total;
}

makeSum()函数总是接收一个整数类型的初始化列表作为参数。可按如下方式使用该函数：

int a { makeSum({ 1, 2, 3 }) };
int b { makeSum({ 10, 20, 30, 40, 50, 60 }) };

初始化列表是类型安全的，列表中的所有元素必须为同一类型。对于此处的makeSum()函数，初始化列表中的所有元素都必须是整数。尝试使用double数值进行调用，将导致编译器生成错误或警告。

4. C++中的字符串

在C++中使用字符串有两种方法。
C风格的字符串：用字符数组表示字符串。
C++风格的字符串：将C风格的表示封装到一种易于使用和更安全的string类型中。
C++中std::string类型在<string>头文件中定义，C++ string的用法与基本类型几乎相同。示例如下：

std::string myString { "Hello, World" };
std::cout << std::format("The value of myString is {}\n", myString);
std::cout << std::format("The second letter is {}\n", myString[1]);