第3章：标准库类型

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以下的知识点全部都是来自于C++ Primer 第四版，如果需要详细了解的话，可以查看原版的书籍。

第2章所设计的类型都是低级数据类型：这些类型表示数值货字符的抽象，并根据其具体机器来表示定义。除了这些语言中定义的类型外，C++标准库还定义了需要高级的抽象数据类型（abstract data type）。之所以说这些标准库类型是高级的，因为其中反映了更复杂的概念；之所以说它们是抽象的，是因为我们在使用时不需要关心他们是如何表示的，只需要知道这些抽象数据类型只是哪些操作就可以了。

1.命名空间的using声明。

    在本章之前看到的程序，都是通过直接说明名字癞子std命名空间，来引用标准库中的名字。显然这种方法是非常麻烦的，C++提供了更加简介的方式来使用命名空间。本节讲介绍一种最安全的机制：using声明

    使用using声明可以在不需要加前缀namespace_name::情况下使用该命名空间中的名字。using声明的格式如下：

using namespace::name;

    一旦使用了using声明，我们就可以直接引用名字，而不许再引用该名字的命名空间。

1.1每个名字都需要一个using声明。

    一个using声明一次只能够作用于一个命名空间成员。using声明可以用来明确指定在程序中用到的命名空间中的名字，如果需要使用std中的几个名字，则必须为要用到的每个名字都提供一个using声明。

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

1.2使用标准库类型的类定义

    有一种情况下，必须总是使用完全限定的标准库名字：在头文件中。理由是头文件的内容会被预处理器复制到程序中。用#include包含头文件时，相当于头文件中的文本讲成为我们编写的文件的一部分。如果在头文件中放置using声明，就相当于在包含该头文件的每个程序中都放置了同一using声明，不论该程序是否需要using声明。

2.标准库string类型。

    string类型支持可变长度的支付穿，C++标准库讲负责管理与存储字符相关的内存，遗迹提供各种有用的操作。如果需要用到string类型对象，必须包含相关的头文件和合适的using声明。

#include <string>
using std::string;

2.1string对象的定义和初始化。

几种初始化string对象的方式

string s1;	默认构造函数，s1为空串
string s2(s1);	将s2初始化为s1的一个副本
string s3("value");	将s3初始化为ige字符串字面值副本
string s4(n,'c');	将s4初始化为字符'c‘的n个副本

2.2 string对象的读写

    从标准输入读取string，并将读入的串存储在s中（cin >> s)，string类型的输入操作符：

•     读取并忽略开头所有的空白字符（如空格符，换行符，制表符）。
•     拂去字符知道在此遇到空白字符，读取终止。

    1.读入位置数目的string对象。

        把输入操作作为判断条件

int main()
{
    string word;
    whild (cin >> word)
        cout << word <<endl;
    return 0;
}

    2.用getline读取整行文本。

    getline接受两个参数：一个输入流对象和一个string对象。getline函数从输入流的下一行读取，并保存读取的内容到string中，但不包括换行符。并且getline不会忽略开头的换行符。

2.3string对象的操作

string操作

s.empty()	如果s为空串，则返回true，否则返回false
s.size()	返回s中字符的个数
s[n]	返回s中位置为n的字符，位置从0开始计数
s1 + s2	把s1和s2连接成一个新字符串，返回新生成的字符串
s1 = s2	把s1内容替换成s2的副本
v1 == v2	比较v1和v2的内容，相等则返回true，否则返回false.
!=,<, <=, > 和>=	保持这些操作符惯有的含义

    1.string::size_type类型

    从逻辑上讲，size()成员函数似乎应该返回整型数值，但是事实上，size操作返回的是string::size_type类型的值。我们需要对这种类型做一些解析。string类类型和许多其他库都定义了一些配套类型。通过这些配套类型，库类型的使用就能够与机器无关。size_type就是这些配套类型中的一种。它定语为与unsigned型（unsigned int或unsigned long)具有相同的含义，而且可以保证组否达能够存储任意string对象的长度。为了使用由string类型定义的size_type类型，程序员必须加上作用域操作符来说明使用的size_type是又string类定义的。

    2.string关系操作符

    string对象比较操作是区分大小写的。关系操作符比较两个string对象是采用了和（大小写敏感的）字典排序相同的策略：

•     如果两个string对象长度不同，且短的string对象与长的string对象的前面部分相匹配，则短的string对象小于长的string对象。
•     如果两个string对象的字符不同，则比较第一个不匹配的字符。

2.4string对象中字符串的处理

    我们经常要对string对象中的单个字符进行处理，可以通过定义在cctype头文件中的函数进行操作。

    

isalnum(c)	如果c是字幕或数字，则为true
isalpha(c)	如果c是字幕，则为true
iscntrl(c)	如果c是控制字符，则为true
isdigit(c)	如果c是数字，则为true
isgraph(c)	如果c不是空格，但可以打印，则为true
islower(c)	如果c是小写字母，则为true
isprint(c)	如果c是可打印的字符，则为true
ispunct(c)	如果c是标点符号，则为true
isspace(c)	如果c是空白字符，则为true
isupper(c)	如果c是大写字母，则为true
isxdigit(c)	如果c是十六进制数，则为true
tolower(c)	如果c是大写字母，则返回小写字母形式，否则直接返回c
toupper(c)	如果c是小写字母，则返回大写字母形式，否则直接返回c

   表中的这些函数，可打印的字符失职那些可以显式表示的字符。空白字符则是空格、制表符、垂直制表符、回车符、换行符和进纸符的任意一种；标点符号择食除了数字、字母或（可打印的）空白字符（如空格）以外的其他可打印字符。

3.标准vector类型

    vector是同一种类型的对象的集合，对每个对i徐昂都有一个对象的整数索引值。和string对象一样，标准库讲负责管理与存储元素相关的内容。我们把vector成为容器，因为他/她可以包含其他对象。在使用vector之前，必须包含相应的头文件。

#include <vector>
using std::vector;

    vector是一个类模板。使用模板可以编译一个类定义或函数定义，而用于不同的数据类型。

3.1 vector对象的定义和初始化

vector<T> v1;	vector保存类型为T的对象，默认构造函数v1为空。
vector<T> v2(v1);	v2是v1的一个副本
vector<T> v3(n,i);	v3包含有n个值为i的元素
vector<T> v4(n);	v4含有值初始化的元素的n个副本。

    如果没有指定元素的初始化式，那么标准库讲自行提供一个元素初始值进行 值初始化。这个由库生成的初始值讲用来初始化容器中的每个元素，具体值为和，取决与存储在vector中元素的数据类型。如果为in则用0来初始化，如果保存的是含有构造函数的类类型(如string）的元素，标准库将用该类型的默认构造函数来创建元素初始化式。

3.2 vector对象的操作

vector操作

v.empty()	如果v为空，则返回true，否则返回false
v.size()	返回v中元素的个数。
v.push_back(t)	在v的末尾增加一个值为t的元素。
v[n]	返回v中位置为n的元素。
v1 = v2	把v1的元素替换为v2中元素的副本
v1 == v2	如果v1与v2相等，则返回true。
!=, <, <=, >, >=	保持这些操作符惯有的含义

1.     使用size_type类型时，必须指出该类型是在哪里定义的。vector类型总是包括vector的元素类型。eg：vector<int>::size_type
2.     下标操作不添加元素，下标只能用于获取已存在的元素。

4.迭代器简介。

除了使用下标来访问vector对象的元素外，标准库还提供了另外一种访问元素的方法：使用迭代器（iterator）。迭代器是一种检查容器内元素并遍历元素的数据类型。标准库为每一种标准容器都定义了一种迭代器类型。

4.1 容器的iterator类型

每种容器都定义了自己的迭代器类型，如vector: vector<int>::iterator iter;  

这条语句定义了一个名为iter的变量，它的数据类型是由vecotr<int>定义的iterator类型。

4.2 begin和end操作

每种容易都定义了一堆明明为begin和end的函数，用于返回迭代器。如果容器中有元素的话，由begin返回迭代器指向的第一个元素：vector<int>::iterator iter=ivec.begin();

又end操作返回的迭代器指向vector的“末端元素的下一个”。通常称为超出末端迭代器，标明它指向一个不存在的元素。

4.3 vector迭代器的自增和解引用运算

迭代器类型可使用解引用操作符（*操作符）来访问迭代器所指向的元素。eg ： *iter = 0;   如果iter指向vector对象ivec的第一个元素，那么*iter和ivec[0]就是指向同一个元素。

迭代器使用自增操作符向前移动迭代器指向容器中的下一个元素。如果iter指向第一个元素，则++iter指向第二个元素。

4.4 迭代器的其他操作

另一对可执行与迭代器的操作就是比较：用==或者!=操作符来比较两个迭代器，如果两个迭代器指向同一个元素，则他们相等，否则就不相等。

4.5 const_iterator

前面的程序用vector::iterator改变vector中的元素值。每种容器类型还定义了一种名为const_iterator的类型，该类型只能用于读取容器内元素，但不能改变其值。当我们对普通iterator类型解引用是，得到某个元素的非const引用。而如果我们对const_iterator类型解引用时，则可以得到一个指向const对象的引用，如同任何常量一样，该对象不能进行重写。

4.6 迭代器算术操作

• iter +/- n ： 指向元素之前（加）或之后（减）n个位置的操作。
• iter1 - iter2  ：计算两个迭代器对象的距离。该距离是名为difference_type的signed类型的值。

5.标准库bitset类型

标准库提供的bitset类简化了处理二进制位的有序集的处理。要用bitset，需要包含头文件和using声明：

#include <bitset>
using std::bitset

5.1 bitset对象的定义和初始化

初始化bitset对象的方法

bitset<n> b;	b有n位，每位都为0
bitset<n> b(u);	b是unsigned long型u的一个副本
bitset<n> b(s);	b是string对象s中含有的位串的副本
bitset<n> b(s,pos,n)	b是s中存位置pos开始的n个位的副本

类似与vector，bitset类是一种类模板；而与vector不一样的是bitset类型对象的区别仅在其长度而不在其类型。在定义bitset时，要名且bitset含有多少位。

1.用unsigned值初始化bitset对象。

当用unsigned long值作为bitset对象的初始值，该值讲转化为二进制的位模式。而bitset对象中的位集作为这种模式的副本。如果bitset类型长度大雨unsigned long值的二进制位数，则其余的高阶位设置为0；如果bitset类型少于unsigned long值的二进制位数，则只是用unsigned值中的低阶位，超过bitset类型长度的高阶位将被抛弃。

bitset<16> bitvec1(0xffff) //bits 0...15 are set to 1
bitset<32> bitvec2(0xffff) //bits 0...15 are 1; 16...31 are 0
bitset<128> bitvec3(0xffff) //bits 32...127 are 0

2.用string对象初始化bitset对象

当用string对象初始化bitset对象时，string对象直接表示为位模式。从string对象读入位集的顺序是从右到左。

string strval("1100");
bitset<32> bitvec4(strval);

5.2 bitset对象上的操作

bitset 操作

b.any()	b中是否存在置为1的二进制位？
b.none()	b中不存在置为1的二进制位？
b.count()	b中置为1的的二进制位个数
b.size()	b中二进制位个数
b[pos]	访问b中的pos处的二进制位
b.test(pos)	b中pos处的二进制位是否为1？
b.set()	把b中所有二进制位都设为1
b.set(pos)	把b中pos处所有二进制位都设为1
b.reset()	把b中所有二进制位都设为0
b.reset(pos)	把b中pos处所有二进制位都设为0
b.flip()	把b中所有二进制位逐位取反
b.flip(pos)	把b中pos处所有二进制位逐位取反
b.to_ulong()	用b中同样的二进制位返回一个unsigned long值
os << b	把b中的位集输出到os流

输出二进制位。可以用输出操作符输出bitset对象中的位模式：

bitset<32> bitvec2(0xffff);
cout << "bitvec2:" << bitvec2 <<endl;
//bitvec2 : 00000000000000001111111111111111