CPP Programming | Chapter 3：数组

Chapter 3 数组

数组

• 将一个或者多个相同类型的对象连在一起所形成的类型

• ```C++ int a; // int 类型 int b[10] //int[10] 类型

  - 数组初始化方式：
  
    - 缺省初始化
  
      ```c++
      int b[3];

  • 聚合初始化

    int b[3] = {1,2,3};
    int b[3] = {1,2}; // 第三个元素默认为0
    int b[] = {1,2,3}; // int[3]

• 不能用auto声明数组类型

• 数组不能复制

• 元素个数必须是一个常量表达式（编译期可计算的值）

• 字符串数组的特殊性

  • ```c++ char str[] = "Hello"; //简化初始化，长度为n+1，结尾是'\0'表示结束 char str[] = {'H','e','l','l','o'};

    - 指针数组
    
      ````C++
      int* a[3];//数组a中有三个指针类型变量
      int (*a)[3]; // a是指针，解引用之后是个包含三个元素的数组，a的类型是int (*)[3]
      ````
    
    - 数组的引用
    
      - ```C++
        int b[3];
        int (&a)[3]=b; //a的类型是int(&)[3]

• 不能声明引用的数组 int& a[3]={x1,x2,x3};(错误)

• 数组中元素访问

  • 数组对象是一个左值
  • 使用时转换为相应的指针类型
  • x[y]->*((x)+(y))地址位置

• 退化：auto b = a; // b是int*

• 数组到指针的隐式转换

  • 隐式转换丢失一部分类型信息（数组长度信息）
  • 可以通过声明来避免隐式转换
    • 编译的时候单独看每个cpp正确性
    • 链接的时候不涉及变量类型信息
  • 注意：不要使用extern指针来声明数组
    • unknown bounded array 声明可以，定义不行

• 获得数组头尾指针int a[3]={1,2,3};：

  • 头：a, std::begin(a), std::cbegin(a)(//const int*)
  • 尾：a + 3, &(a[3]), std::end(a), std::cend(a)(//const int*)

• 指针算数：

  • 增加、减少 (+1, -2)
  • 比较 (<,>,==,!=)
  • 求距离 (ptr_end - ptr_begin)
  • 解引用 (*ptr, ptr[2])
  • 指针索引

• 求元素的个数：

  • sizeof方法，sizeof(a)/sizeof(int)//求数组长度
  • std::size方法
  • (c)end-(c)begin方法

• 元素遍历

  • 基于元素个数

  • 基于(c)begin/(c)end

  • 基于range-based for 循环

    • ```c++ int a[4] = {2,3,5,7}; for (int x : a) { std::cout << x << std::endl; }

      - 字符数组长度计算：
      
        - ```C++
          #include <cstring>
          char str[] = "Hello";
          cout << strlen(str) << endl; //strlen() = 5
          char str[] = {'H','e','l','l','o'};
          cout << strlen(str) << endl; //strlen() 不一定为 5
          char str[] = {'H','e','l','l','o','\0'};
          cout << strlen(str) << endl; //strlen() = 5

• 多维数组的理解：

• int x[3][4][5]：x数组包含3个元素，每个元素是二维数组，int[4][5]类型，其中每个元素是int[5]类型

• 初始化数组只能省略最高位的索引

• 数组的遍历：

int x2[3][4][5] = {1,2,3,4,5};
for (auto & p : x2){
	for (auto & q : p){
		for (auto r : q){
			cout<<r<<'\n';
		}
	}
}

• 指针与多维数组
  • 多维数组可以隐式转换为指针，但只有最高维会进行转换，其它维度信息保留；
  • 使用类型别名来简化多维数组指针的声明
  • 使用指针来遍历多维数组

vector

• include <vector>

• std::vector<int> x;

• 与内建数组比，更侧重与易用性

  • 可复制、在运行期动态改变元素个数

• 构造与初始化

  • 聚合初始化
  • 其它初始化方式

• 其它方法

  • 获取元素个数，判断是否为空
  • 插入、删除元素
  • vector的比较

• std:vector<int> x(3); // x中包含三个为0的int

• std:vector<int> x(3,1); // x中包含三个为1的int

• std::cout<<x.size(); // 元素个数

• std::cout<<x.empty(); // 元素是否为空

• x.push_back(2); // vector末尾添加元素2

• x.pop_back(); // 去除最后一个元素

• ```c++ std::vector x1 = {1,2,3}; std::vector x2 = {1,3,2}; std::cout<< (x1 == x2); //逐个比较每个元素的大小，返回一个bool值 std::cout<< (x1 > x2); //逐个比较每个元素的大小，返回一个bool值

  - vector元素的索引和遍历：
  
    - [] 和 at
    - `x.at(20) // 如果20越界了，会报错，更安全，使用[]不会报错，会输出随机值`
    - (c)begin/(c)end函数 和 (c)begin/(c)end方法
  
  - 迭代器（x.end()返回类型）
  
    - 模拟指针的行为
  
  - 包含多种类别，每种支持的操作不同
  
    - vector对应随机访问迭代器
    - 解引用与下标访问
      - 移动
    - 两个迭代器详见求距离
      - 两个迭代器比较
  
  - vector迭代器其它内容
  
    - 添加元素可能导致之前的迭代器失效
  
    - 多维vector
  
      - `std::vector<std::vector<int>> x // 二维vector`
      - 聚合初始化`std::vector<std::vector<int>> x{{1,2,3},{4,5}}; // 维度长度可以不相等`
  
    - 从`.`到 `->` 操作符
  
      ```C++
      std::vctor<int> x;
      std::cout<< x.size();
  
      std::vctor<int>* ptr = &x;
      std::cout<< (*ptr).size(); // 指针解引用后，使用 . 调用方法
      std::cout<< ptr->size(); // 指针使用 -> 调用对象方法

  • vector内部定义的类型

    • size_type
    • iterator / const_iterator

string

• ```C++ #include std::string x = "Hello"; std::string y = x; x = x + " !";

  -
  
  
  - 与内建字符串相比，更侧重易用性
  
    - 可复制、可在运行期动态改变字符个数
  
  - 构造与初始化
  
  ```C++
  std::string x(3,'a'); // 3个字符，每个字符是'a'
  std::string y(x); // 等价于y=x

• 其它方法

  • 尺寸相关方法（size/empty）

  • 比较

  • 赋值 y = "hello string"; // 赋值方式

  • 拼接 y = y + x; // string可以这样操作，内建字符串则不能用+拼接

    y = x + "Hello" // 可以

    y = "Hello" + "string" + x // 不行

  • 索引 y[2] // 输出l

  • 转换为C字符串 auto ptr = y.c_str(); // ptr是一个指针，其中内容是Hello