C++ Primer 第四版读书笔记（二）之标准库类型

C++定义了一个内容丰富的抽象数据类型标准库，其中最重要的标准库类型是string和vector，它们分别定义了大小可变的字符串和集合。string和vector往往将迭代器用作配套类型，用于访问string中的字符，或者vector中的元素。

另一种标准库类型为bitset，提供了一种抽象方法来操作位的集合。

string类型支持长度可变的字符串，vector用于保存一组指定类型的对象。

bitset类标准库类型提供了更方便和合理有效的语言级的抽象设施。通过这个类可以把某个值当作位的集合来处理。

1.1 命名空间的using声明

using的含义是右操作数的名字可以在做操作数的作用域中找到。如：std::cin中名字cin是在命名空间std中定义的。

using声明是一种最安全的机制

1、每个名字都需要一个using声明

一个using声明一次只能作用于一个命名空间成员。using声明可用来明确指定在程序中用到的命名空间中的名字，如果希望使用std（或其他的命名空间）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。

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。

2.1 标准库string类型

2.1 .1 string对象的定义和初始化

当没有明确指定对象初始化式时，系统将使用默认构造函数。

2.1.2 string对象的读写

string类型的输入操作符：

（1）、读取并忽略开头所有的空白字符（如空格，换行符，制表符）。

（2）、读取字符直至再次遇到空白字符，读取终止。

如：如果输入到程序的是" Hello World!  "（注意到开头和结尾的空格和制表符），则屏幕上将输出“Hello”，而不含任何空格。

1、读入未知数目的string对象

2、用getline读取整行文本

这个函数接受两个参数：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，并保存读取到的内容到string中，但不包括换行符。和输入操作符不一样的是，getline并不忽略开头的换行符。只要getline遇到换行符，即便它是输入的第一个字符，getline也将停止读入并返回。如果第一个字符就是换行符，则string参数将被置为空string。

2.1.3 string对象的操作

（2）、string::size_type类型

从逻辑上来讲，size()成员函数似乎应该返回整型数值，但事实上，size操作返回的是string::size_type类型的值。

string类类型和许多其他库类型都定义了一些配套类型。通过这些配套类型，库类型的使用就能与机器无关。size_type就是这些配套类型中的一种。它定义为与unsigned性（unsigned或unsigned long）具有相同的意义，而且保证足够大能够任意存储任意string对象的长度。

（3）、string关系操作符

string类定义了几种关系操作符用来比较两个string值的大小。这些操作符实际是比较每个string对象的字符。

关系操作符比较两个string对象时采用了和（大小写敏感的）字典排序相同的策略：

1）、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。

2）、如果两个string对象字符不同，则比较第一个不匹配的字符。

（4）、string对象的赋值

大多数string库类型的赋值等操作的实现都会遇到一些效率上的问题，但值得注意的是，从概念上讲，赋值操作确实需要做一些工作。它必须先把st1占用的相关内存释放掉，然后再分配给st1足够存放st2副本的内存空间，最后把st2中的所有字符复制到新分配的内存空间。

（5）两个string对象相加

string对象的加法被定义为连接。也就是说，两个或多个string对象可以通过使用加操作符+或者复合复制操作符+=连接起来。

（6）、和字符串字面值的连接

当进行string对象和字符串字面值混合连接操作时，+操作符的左右操作数必须至少有一个是string类型的。

（7）、从string对象获取字符

string类型通过下标操作符（[]）来访问string对象中的单个字符。下标操作符需要取一个size_type类型的值，来表明要访问字符的位置。这个下标中的值通常被称为“下标”或者“索引（index）”

string对象的下标从0开始。

（8）、下标操作可用于左值

标准库不要求检查索引值，所用索引的下标越界是没有定义的，这样往往会导致；严重的运行错误。

2.1.4 string对象字符的处理

我们经常要对string对象中的单个字符进行处理，例如：通常需要知道某个特殊字符是否为空白字符、字母、数字等。下表中列出了各种字符操作函数，适用于string对象的字符（或其他任何char值）。这些函数都在cctype头文件中定义。

3.1 标准库vector类型

vector是同一种类型的对象的集合，每个对象都有一个对应的整数索引值。和string对象一样，标准库将负责管理与存储元素相关的内存。我们把vector称为容器，因为它可以包含其他对象。一个容器中的所有对象都必须是同一种类型的。

使用vector之前，需要包含相应的头文件。

#include <vector>

using std::vector

vector是一个模板类。使用模板可以编写一个类型一或者函数定义，而用于多个不同的数据类型。

声明从类模版产生的某种类型的对象，需要提供附加信息，信息的种类取决于模板。以vector为例，必须说明vector保存何种对象的类型，通过将类型放在模板名称后面的尖括号中来指定类型：

vector <int > ivec;

vector <Sales_item> Sales_vec;

vector不是一种数据类型，而只是一个类模板，可用来定义任意多种数据类型。vector类型的每一种都指定了其保存元素的类型。

3.1.1 vector对象的定义和初始化

若要创建非空的vector对象，必须给出初始化元素的值。当把一个vector对象复制到另一个vector对象时，新复制的vector中每个元素都初始化为原vector中相应元素的副本。但这两个vector对象必须保持同一种元素类型：

vector <int> ivec1;

vector <int> ivec2(ivec1);//复制ivec1到icec2正确

vector <string> svec(ivec1);//错误，类型不同

可以用元素个数和元素值对vector对象进行初始化。构造函数用元素个数来决定vector对象保存的元素的个数，元素值指定每个元素的初始值：

vector <int> ivec4(10, -1);

vector <string> svec(10, "hi!");

关键概念：vector对象（以及其他标准库容器对象）的重要属性就在于可以在运行时高效的添加元素。因为vector增长的效率高，在元素值已知的情况下，最好是动态的添加元素。

（2）、值的初始化

如果没有指定元素的初始化式，那么标准库将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将用来初始化容器中的每一个元素，具体值为何，取决于存储在vector中的元素的数据类型。

3.1.2 vector对象的操作

vector标准库提供了许多类似于string对象的操作：

empty和size操作类似于string类型的相关操作。

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：

vector <int> :: size_type;//正确

vector ::size_type;//错误
（2）、向vector添加元素

（3）、vector的下标操作

vector中的对象是没有命名的，可以按vector中对象的位置来访问他们。通常使用下标操作符来获取元素。

（4）、不能用下标操作添加元素

注：必须是已存在的元素才能用下标操作符进行索引。通过下标操作符进行赋值时，不会添加任何元素。

4.1 迭代器简介

除了使用下标来访问vector对象的元素外，标准库还提供了另一种访问元素的方法：使用迭代器。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定义了一种迭代器类型。迭代器类型提供了比下标操作符更通用化的方法：所有的标准库容器都定义了相应的迭代器类型，而只有少数的容器支持下标操作。因为迭代器对所有容器都适用，现代C++程序更倾向于使用迭代器而不是下标操作访问元素，即使对支持下标操作的vector类型也是这样。

（1）、容器的iterator类型

每种容器类型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vector <int> 定义的 iterator类型。每个标准库容器类型都定义了一个名为iterator的成员，哲理的iterator与迭代器实际类型的含义形同。

术语：迭代器和迭代器类型

程序员首次遇到有关迭代器的术语时可能会困惑不解，原因之一是由于同一个术语iterator往往表示两个不同的事物。一般意义上是指迭代器的概念；而具体而言时指的是由容器定义的具体的iterator类型，如vector <int>。

重要理解的是，有许多用作迭代器的类型，这些类型在概念上是相关的。若一种类型支持一组确定的操作（这些操作可用来遍历容器内的元素，并访问这些元素的值），我们就称这种类型为迭代器。

（2）begin和end操作

每种容器都定义了一对命名为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返回的迭代器指向的第一个元素：

vector <int> :: iterator iter = ivec.begin();

上述语句 把iter初始化为由名为begin的vector操作返回的值。

由end操作返回的迭代器只想vector的“末端元素的下一个”。通常称为超出末端迭代器，表明它指向了一个不存在的元素。

注：由end操作返回的迭代器并不指向vector中的任何实际的元素，相反，它只起一个哨兵的作用，表示我们已经处理完vector中所有的元素。

（3）、vector迭代器的自增和解引用运算

迭代器类型定义了一些操作来获取迭代器所指向的元素，并允许程序员将迭代器从一个元素移动到另一个元素。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：

*iter = 0；

解引用操作符返回迭代器当前所指向的元素。

从逻辑上说，迭代器的自增操作和int型对象的自增操作类似。对int对象来说，操作结果就是把int型值“加1”，而对迭代器对象则是把容器中的迭代器“向前移动一个位置”。因此，如果iter指向第一个元素，则++iter指向第二个元素。

注：由于end操作返回的迭代器不指向任何元素，因此不能对它进行解引用或自增操作。

（4）、迭代器的其他操作

另一对可执行迭代器操作就是比较：用==或！=操作符来比较两个迭代器，如果两个迭代器对象指向同一个元素，则它们相等，否则就不相等。

5.1 标准库bitset类型

有些程序要处理二进制位的有序集，每个位可能包含0（关）值或1（开）值。位是用来保存一组项或条件的yes/no信息（有时也称标志）的简洁方法。标准库提供的bitset类简化了位集的处理。要使用bitset类就必须包含相关的头文件。

#include <bitset>

using std::bitset;

（1）、bitset对象的定义和初始化

bitset <32> bitvec;