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1. c++基础入门

指针

指针的基本概念

指针的作用： 可以通过指针间接访问内存

  • 内存编号是从0开始记录的，一般用十六进制数字表示
  • 可以利用指针变量保存地址

指针变量的定义和使用

指针变量定义语法： 数据类型 * 变量名；

示例：

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int main() {

    //1、指针的定义
    int a = 10; //定义整型变量a

    //指针定义语法： 数据类型 * 变量名 ;
    int * p;

    //指针变量赋值
    p = &a; //指针指向变量a的地址
    cout << &a << endl; //打印数据a的地址
    cout << p << endl;  //打印指针变量p

    //2、指针的使用
    //通过*操作指针变量指向的内存
    cout << "*p = " << *p << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

指针变量和普通变量的区别

  • 普通变量存放的是数据,指针变量存放的是地址
  • 指针变量可以通过” * “操作符，操作指针变量指向的内存空间，这个过程称为解引用

总结1： 我们可以通过 & 符号 获取变量的地址

总结2：利用指针可以记录地址

总结3：对指针变量解引用，可以操作指针指向的内存

指针所占内存空间

提问：指针也是种数据类型，那么这种数据类型占用多少内存空间？

示例：

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int main() {

    int a = 10;

    int * p;
    p = &a; //指针指向数据a的地址

    cout << *p << endl; //* 解引用
    cout << sizeof(p) << endl;
    cout << sizeof(char *) << endl;
    cout << sizeof(float *) << endl;
    cout << sizeof(double *) << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

总结：所有指针类型在32位操作系统下是4个字节

空指针和野指针

空指针：指针变量指向内存中编号为0的空间

用途：初始化指针变量

注意：空指针指向的内存是不可以访问的

示例1：空指针

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int main() {

    //指针变量p指向内存地址编号为0的空间
    int * p = NULL;

    //访问空指针报错 
    //内存编号0 ~255为系统占用内存，不允许用户访问
    cout << *p << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

野指针：指针变量指向非法的内存空间

示例2：野指针

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int main() {

    //指针变量p指向内存地址编号为0x1100的空间
    int * p = (int *)0x1100;

    //访问野指针报错 
    cout << *p << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

总结：空指针和野指针都不是我们申请的空间，因此不要访问。

const修饰指针

const修饰指针有三种情况

  1. const（号）左边放，我是指针变量指向常量；
  2. const（*号）右边放，我是指针常量指向变量；
  3. const（*号）两边放，我是指针常量指向常量；

示例：

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int main() {

    int a = 10;
    int b = 10;
    // 常量指针
    //const修饰的是常量，指针指向可以改，指针指向的值不可以更改
    const int * p1 = &a; 
    p1 = &b; //正确
    //*p1 = 100;  报错

    // 指针常量
    //const修饰的是常量，指针指向不可以改，指针指向的值可以更改
    int * const p2 = &a;
    //p2 = &b; //错误
    *p2 = 100; //正确

    //const既修饰指针又修饰常量
    const int * const p3 = &a;
    //p3 = &b; //错误
    //*p3 = 100; //错误

    system("pause");

    return 0;
}

技巧：看const右侧紧跟着的是指针还是常量, 是指针就是常量指针，是常量就是指针常量

指针和数组

作用：利用指针访问数组中元素

示例：

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int main() {

    int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };

    int * p = arr;  //指向数组的指针

    cout << "第一个元素： " << arr[0] << endl;
    cout << "指针访问第一个元素： " << *p << endl;

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        //利用指针遍历数组
        cout << *p << endl;
        p++;
    }

    system("pause");

    return 0;
}

二维数组与数组指针问题

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#include<iostream>
using namespace std;
int main(){
    int n[][3]={10,20,30,40,50,60};
    // int(*p)[3] p是一个指针，指向一个包含3个元素的数组 -》数组指针
    int(*p)[3];
    p=n;
    //int *p[3]; -》指针数组
    // p=n是错的 int *p[3]表示存放了3个指针的数组 []的优先级高，所以首先表示一个数组
    //p[0]=n[0];  
    cout<<&p[0][0]<<","<<*(p[0]+1)<<","<<endl
        <<"*p :"<<*p<<endl
        <<"p :"<<p<<endl
        <<"p+1 :"<<p+1<<endl
        <<"*(p+1) :"<<*(p+1)<<endl
        <<"*p+1 :"<<*p+1<<endl
        <<p[1]<<endl
        <<"p[1]== *(p+1)  :"<<p[1]<<endl
        <<"*p[1]==*(*(p+1)) :"<<*p[1]<<" "<<*(*(p+1))<<endl;
    return 0;
}

// 10,20,30
/*
p[0][0]指的是第一个元素；
p[0]+1指的是第一行第二个元素；
(*p+1)[2]数组指针，表示第二行的第三个元素；
**(p+1)表示第二行第一个元素；
*/

p[0][0],*(p[0] + 1),(*p)[2]:  10,20,30
* (p[0] + 1):  20
p[0] + 1:  0081F8DC
(*p+1)[2]:   40
*((*p + 3):   40
*((*p + 1)+2):  40
(*(p + 1))[2]:   60
*p[1]:  40
(*p)[1]:  20


关键从运算符的优先级角度理解：[]、()的优先级是一样的，都高于*
  cout<<&p[0][0]<<","<<*(p[0]+1)<<","<<endl
        <<"*p :"<<*p<<endl
        <<"p :"<<p<<endl
        <<"p+1 :"<<p+1<<endl
        <<"*(p+1) :"<<*(p+1)<<endl
        <<"*p+1 :"<<*p+1<<endl
        <<p[1]<<endl
        <<"p[1]== *(p+1)  :"<<p[1]<<endl
        <<"*p[1]==*(*(p+1)) :"<<*p[1]<<" "<<*(*(p+1))<<endl;

  ------------------------------------------------------------
0x5052c0,20,
*p :0x5052c0
p :0x5052c0
p+1 :0x5052cc
*(p+1) :0x5052cc
*p+1 :0x5052c4
0x5052cc
p[1]== *(p+1)  :0x5052cc
*p[1]==*(*(p+1)) :40 40

Normal program termination. Exit status: 0

数组指针与指针数组

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一、数组指针
int (*p)[n]
重点：[]、()的优先级是一样的，都高于*，但它们的方向是从左至右的，所以先运行括号里的p)，
首先说明p是一个指针，指向一个整型的一维数组，这个一维数组的长度是n，也可以说是p的步长。
也就是说执行p+1时，p要跨过n个整型数据的长度(nsizeof(int))。
如要将二维数组赋给一指针，应这样赋值：
int a[3][4];
int (p)[4]; //该语句是定义一个数组指针，指向含4个元素的一维数组。
p = a; //将该二维数组的首地址赋给p，也就是a[0]或&a[0][0]
p++; //<=>a[1]<=>p[1]
同时用来指向二维数组时，其引用和用数组名引用都是一样的即a<=>p。比如要表示数组中i行j列一个元素a[i][j]：
p[i][j]<=>a[i][j] <=>(p[i]+j)<=>(a[i]+j) <=> ((p+i)+j)<=>((a+i)+j) <=> ((p+i))[j]<=>(*(a+i))[j]

二、指针数组
int *p[n]
重点：[]优先级高，先与p结合成为一个数组，再由int*说明这是一个整型指针数组，它有n个指针类型的数组元素:即它就是一个存放了n个指针的数组。
这样赋值也是错误的：p=a；因为p是个右值，p的值只存在p[0]、p[1]、p[2]…p[n-1],
而且它们分别是指针变量可以用来存放变量地址。但可以这样p=a; 这里p表示指针数组第一个元素的值，a的首地址的值。
如要将二维数组赋给一指针数组:
int *p[3];
int a[3][4];
for(i = 0; i < 3; i++)
p[i] = a[i];
这里int *p[3] 表示一个一维数组内存放着三个指针变量，分别是p[0]、p[1]、p[2]，默认情况下这三个指针变量都指向NULL的，所以要分别赋值。

指针、数组、函数

案例描述：封装一个函数，利用冒泡排序，实现对整型数组的升序排序

例如数组：int arr[10] = { 4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };

示例：

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//冒泡排序函数
void bubbleSort(int * arr, int len)  //int * arr 也可以写为int arr[]
{
    for (int i = 0; i < len - 1; i++)
    {
        for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++)
        {
            if (arr[j] > arr[j + 1])
            {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}

//打印数组函数
void printArray(int arr[], int len)
{
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        cout << arr[i] << endl;
    }
}

int main() {

    int arr[10] = { 4,3,6,9,1,2,10,8,7,5 };
    int len = sizeof(arr) / sizeof(int);

    bubbleSort(arr, len);

    printArray(arr, len);

    system("pause");

    return 0;
}

总结：当数组名传入到函数作为参数时，被退化为指向首元素的指针

指针和函数

作用：利用指针作函数参数，可以修改实参的值

示例：

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//值传递
void swap1(int a ,int b)
{
    int temp = a;
    a = b; 
    b = temp;
}
//地址传递
void swap2(int * p1, int *p2)
{
    int temp = *p1;
    *p1 = *p2;
    *p2 = temp;
}

int main() {

    int a = 10;
    int b = 20;
    swap1(a, b); // 值传递不会改变实参

    swap2(&a, &b); //地址传递会改变实参

    cout << "a = " << a << endl;

    cout << "b = " << b << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

总结：如果不想修改实参，就用值传递，如果想修改实参，就用地址传递

函数指针

函数指针是指向函数的指针。它存储了一个函数的地址，使用函数指针，可以动态选择要调用的函数。函数指针有助于实现一些有用的功能，例如动态链接库。以下是一个使用函数指针的例子。

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#include<iostream> 
using namespace std; 

//function to Add 
int Add(int a, int b) 
{ 
    return a + b; 
} 

//function to Subtract 
int Subtract(int a, int b) 
{ 
    return a - b; 
} 

//function using a function pointer 
void Operation(int (*op)(int,int), int a, int b) 
{ 
    cout << "Operation Result: " << op(a, b) << endl; 
} 

//Main function 
int main() 
{ 
    int num1 = 10, num2 = 5; 

    //function pointer to add 
    int (*ptrAdd)(int,int) = &Add; 
    Operation(ptrAdd, num1, num2); 

    //function pointer to subtract 
    int (*ptrSubtract)(int,int) = &Subtract; 
    Operation(ptrSubtract, num1, num2); 

    return 0; 
}

上面的代码定义了两个函数：Add和Subtract。Function Operation使用函数指针和两个数字a和b作为参数调用这些函数，并输出结果。

指针函数

指针函数是返回指针的函数。它们主要用于动态分配内存和返回数组。以下是一个使用指针函数的例子。

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#include <iostream>
using namespace std;

int* AllocateMemory(int size) 
{
    int *ptr = new int[size];
    return ptr;
}

int main()
{
    int size = 5;
    int *ptr = AllocateMemory(size);

    for (int i = 0; i < size; i++)
        *(ptr + i) = i;

    for (int i = 0; i < size; i++)
        cout << *(ptr + i) << " ";

    delete[] ptr;
    ptr = nullptr;
    return 0;
}
函数指针 指针函数
指向函数 返回指针
接受函数作为参数 返回函数指针
调用函数 从函数返回

结构体

结构体基本概念

结构体属于用户==自定义的数据类型==，允许用户存储不同的数据类型

结构体定义和使用

语法：struct 结构体名 { 结构体成员列表 }；

通过结构体创建变量的方式有三种：

  • struct 结构体名 变量名
  • struct 结构体名 变量名 = { 成员1值 ， 成员2值…}
  • 定义结构体时顺便创建变量

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//结构体定义
struct student
{
    //成员列表
    string name;  //姓名
    int age;      //年龄
    int score;    //分数
}stu3; //结构体变量创建方式3 


int main() {

    //结构体变量创建方式1
    struct student stu1; //struct 关键字可以省略

    stu1.name = "张三";
    stu1.age = 18;
    stu1.score = 100;

    cout << "姓名：" << stu1.name << " 年龄：" << stu1.age  << " 分数：" << stu1.score << endl;

    //结构体变量创建方式2
    struct student stu2 = { "李四",19,60 };

    cout << "姓名：" << stu2.name << " 年龄：" << stu2.age  << " 分数：" << stu2.score << endl;


    stu3.name = "王五";
    stu3.age = 18;
    stu3.score = 80;


    cout << "姓名：" << stu3.name << " 年龄：" << stu3.age  << " 分数：" << stu3.score << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

总结1：定义结构体时的关键字是struct，不可省略

总结2：创建结构体变量时，关键字struct可以省略

总结3：结构体变量利用操作符 ‘’.’’ 访问成员

cpp中 struct 和 class 的区别

  1. struct 一般用于描述一个数据结构集合，而 class 是对一个对象数据的封装；

  2. struct 中默认的访问控制权限是 public 的，而 class 中默认的访问控制权限是 private 的，例如：

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    struct A{
        int iNum;    // 默认访问控制权限是 public
    }
    class B{
        int iNum;    // 默认访问控制权限是 private
    }

  3. 在继承关系中，struct 默认是公有继承，而 class 是私有继承；

  4. class 关键字可以用于定义模板参数，就像 typename，而 struct 不能用于定义模板参数，例如：

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    template<typename T, typename Y>    // 可以把typename 换成 class
    int Func(const T& t, const Y& y) {
        //TODO
    }

结构体数组

作用：将自定义的结构体放入到数组中方便维护

语法： struct 结构体名 数组名[元素个数] = { {} , {} , ... {} }

示例：

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//结构体定义
struct student
{
    //成员列表
    string name;  //姓名
    int age;      //年龄
    int score;    //分数
}

int main() {

    //结构体数组
    struct student arr[3]=
    {
        {"张三",18,80 },
        {"李四",19,60 },
        {"王五",20,70 }
    };

    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        cout << "姓名：" << arr[i].name << " 年龄：" << arr[i].age << " 分数：" << arr[i].score << endl;
    }

    system("pause");

    return 0;
}

结构体指针

作用：通过指针访问结构体中的成员

  • 利用操作符 -> 可以通过结构体指针访问结构体属性

示例：

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//结构体定义
struct student
{
    //成员列表
    string name;  //姓名
    int age;      //年龄
    int score;    //分数
};


int main() {

    struct student stu = { "张三",18,100, };

    struct student * p = &stu;

    p->score = 80; //指针通过 -> 操作符可以访问成员

    cout << "姓名：" << p->name << " 年龄：" << p->age << " 分数：" << p->score << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

总结：结构体指针可以通过 -> 操作符 来访问结构体中的成员

结构体嵌套结构体

作用： 结构体中的成员可以是另一个结构体

例如：每个老师辅导一个学员，一个老师的结构体中，记录一个学生的结构体

示例：

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//学生结构体定义
struct student
{
    //成员列表
    string name;  //姓名
    int age;      //年龄
    int score;    //分数
};

//教师结构体定义
struct teacher
{
    //成员列表
    int id; //职工编号
    string name;  //教师姓名
    int age;   //教师年龄
    struct student stu; //子结构体 学生
};


int main() {

    struct teacher t1;
    t1.id = 10000;
    t1.name = "老王";
    t1.age = 40;

    t1.stu.name = "张三";
    t1.stu.age = 18;
    t1.stu.score = 100;

    cout << "教师 职工编号： " << t1.id << " 姓名： " << t1.name << " 年龄： " << t1.age << endl;

    cout << "辅导学员 姓名： " << t1.stu.name << " 年龄：" << t1.stu.age << " 考试分数： " << t1.stu.score << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

总结：在结构体中可以定义另一个结构体作为成员，用来解决实际问题

结构体做函数参数

作用：将结构体作为参数向函数中传递

传递方式有两种：

  • 值传递
  • 地址传递

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//学生结构体定义
struct student
{
    //成员列表
    string name;  //姓名
    int age;      //年龄
    int score;    //分数
};

//值传递
void printStudent(student stu)
{
    stu.age = 28;
    cout << "值传递子函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl;
}

//指针传递
void printStudent2(student* stu)
{
    stu->age = 28;
    cout << "指针传递 子函数中 姓名：" << stu->name << " 年龄： " << stu->age << " 分数：" << stu->score << endl;
}

//引用传递
void printStudent3(student& stu)
{    
    stu.age = 28;
    cout << "引用传递 子函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl;
}

int main() {

    student stu = { "张三",18,100 };
    //值传递
    printStudent(stu);
    cout << "主函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl;
    cout << endl;
    //地址传递
    printStudent2(&stu);
    cout << "主函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl;
    cout << endl;
    //引用传递
    printStudent3(stu);
    cout << "主函数中 姓名：" << stu.name << " 年龄： " << stu.age << " 分数：" << stu.score << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

总结：如果不想修改主函数中的数据，用值传递，反之用地址传递

结构体中 const使用场景

作用：用const来防止误操作

示例：

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//学生结构体定义
struct student
{
    //成员列表
    string name;  //姓名
    int age;      //年龄
    int score;    //分数
};

//const使用场景
void printStudent(const student *stu) //加const防止函数体中的误操作
{
    //stu->age = 100; //操作失败，因为加了const修饰
    cout << "姓名：" << stu->name << " 年龄：" << stu->age << " 分数：" << stu->score << endl;

}

int main() {

    student stu = { "张三",18,100 };

    printStudent(&stu);

    system("pause");

    return 0;
}

结构体案例

案例1

案例描述：

学校正在做毕设项目，每名老师带领5个学生，总共有3名老师，需求如下

设计学生和老师的结构体，其中在老师的结构体中，有老师姓名和一个存放5名学生的数组作为成员

学生的成员有姓名、考试分数，创建数组存放3名老师，通过函数给每个老师及所带的学生赋值

最终打印出老师数据以及老师所带的学生数据。

示例：

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struct Student
{
    string name;
    int score;
};
struct Teacher
{
    string name;
    Student sArray[5];
};

void allocateSpace(Teacher tArray[] , int len)
{
    string tName = "教师";
    string sName = "学生";
    string nameSeed = "ABCDE";
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        tArray[i].name = tName + nameSeed[i];

        for (int j = 0; j < 5; j++)
        {
            tArray[i].sArray[j].name = sName + nameSeed[j];
            tArray[i].sArray[j].score = rand() % 61 + 40;
        }
    }
}

void printTeachers(Teacher tArray[], int len)
{
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        cout << tArray[i].name << endl;
        for (int j = 0; j < 5; j++)
        {
            cout << "\t姓名：" << tArray[i].sArray[j].name << " 分数：" << tArray[i].sArray[j].score << endl;
        }
    }
}

int main() {

    srand((unsigned int)time(NULL)); //随机数种子 头文件 #include <ctime>

    Teacher tArray[3]; //老师数组

    int len = sizeof(tArray) / sizeof(Teacher);

    allocateSpace(tArray, len); //创建数据

    printTeachers(tArray, len); //打印数据

    system("pause");

    return 0;
}

案例2

案例描述：

设计一个英雄的结构体，包括成员姓名，年龄，性别;创建结构体数组，数组中存放5名英雄。

通过冒泡排序的算法，将数组中的英雄按照年龄进行升序排序，最终打印排序后的结果。

五名英雄信息如下：

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{"刘备",23,"男"},
{"关羽",22,"男"},
{"张飞",20,"男"},
{"赵云",21,"男"},
{"貂蝉",19,"女"},

示例：

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//英雄结构体
struct hero
{
    string name;
    int age;
    string sex;
};
//冒泡排序
void bubbleSort(hero arr[] , int len)
{
    for (int i = 0; i < len - 1; i++)
    {
        for (int j = 0; j < len - 1 - i; j++)
        {
            if (arr[j].age > arr[j + 1].age)
            {
                hero temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }
}
//打印数组
void printHeros(hero arr[], int len)
{
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        cout << "姓名： " << arr[i].name << " 性别： " << arr[i].sex << " 年龄： " << arr[i].age << endl;
    }
}

int main() {

    struct hero arr[5] =
    {
        {"刘备",23,"男"},
        {"关羽",22,"男"},
        {"张飞",20,"男"},
        {"赵云",21,"男"},
        {"貂蝉",19,"女"},
    };

    int len = sizeof(arr) / sizeof(hero); //获取数组元素个数

    bubbleSort(arr, len); //排序

    printHeros(arr, len); //打印

    system("pause");

    return 0;
}

2. cpp核心编程

本阶段主要针对cpp==面向对象==编程技术做详细讲解，探讨cpp中的核心和精髓。

C++程序从开始编译到程序执行结束的过程可以分为四个基本阶段：预处理、编译、汇编和链接。下面将详细描述C++程序的这个过程。

  1. 预处理

预处理器操作在源代码中发现以“ #”开头的指令。预处理器执行一些操作，如替换常量、添加文件等，以生成有效的源代码文件。以下是一些常用的预处理指令：

  • #include：指示预处理器包含一个头文件
  • #define：定义常量或宏
  • #ifdef、#ifndef和#endif：用于条件编译等等

预处理器的输出通常是一个新文件，其中包含完全展开的源代码。

  1. 编译

编译器读取预处理器输出的源代码，进行语法分析、语义分析、代码优化和目标代码生成。编译器将高级语言代码转换为机器指令，以便计算机可以读取和执行它们。

编译器的输出通常是一个汇编代码文件，其中包含源代码的汇编指令表示。

  1. 汇编

汇编器将汇编代码文件转换为可执行代码的机器指令。它将汇编指令转换为字节码，并创建一个可执行程序文件，其中包含这些字节码和其他必要的元数据。可执行文件包括所有程序和依赖项的指令和数据，以及运行时所需的其他信息。

  1. 链接

链接器将可执行文件与其他文件链接，生成最终的可执行文件。在此阶段中，链接器将解决所有外部引用，并为代码设置正确的内存地址。

最终生成的可执行文件包含所有的程序和库及其依赖项的完整指令和数据，请记住，这些库可能在系统上已经有了。

main函数执行之前:

主要就是初始化系统相关资源：设置栈指针,进行所有全局对象的构造以及初始化工作, 将main函数的参数argc，argv等传递给main函数，然后才真正运行main函数

main函数执行之后：

全局对象的析构函数会在main函数之后执行,对全局变量和全局对象进行销毁操作

可以用 atexit 注册一个函数，它会在main 之后执行;

argc和argv是C和C++程序中的标准参数，这些参数传递给程序的main()函数。

参数argc表示传递给程序的命令行参数的数量，包括程序的名称。参数argv是一个字符串指针数组，它包含传递给程序的命令行参数。第一个元素argv[0]是程序的名称，随后的元素是传递给程序的命令行参数

内存分区模型

cpp程序在执行时，将内存大方向划分为4个区域

  • 代码区：存放函数体的二进制代码，由操作系统进行管理的
  • 全局区：存放全局变量和静态变量以及常量**(数据段+BSS区)**
    • 数据段（data）：用来存放显式初始化的全局变量或者静态（全局）变量，常量数据。
    • BSS段（Block Started by Symbol): 存储未初始化的全局变量或者静态（全局）变量。编译器给处理成0；
  • 栈区：由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等
  • 堆区：由程序员分配和释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收

一般情况下，一个可执行C程序在内存中主要包含5个区域，分别是代码段（text），数据段（data），BSS段，堆段（heap）和栈段（stack）。其中前三个段（text，data，bss）是程序编译完成就存在的，此时程序并未载入内存进行执行。后两个段（heap，stack）是程序被加载到内存中时，才存在的。具体的样子可以如下图所示：

内存四区意义：

不同区域存放的数据，赋予不同的生命周期, 给我们更大的灵活编程

程序运行前

​ 在程序编译后，生成了exe可执行程序，未执行该程序前分为两个区域

​ 代码区：

​ 存放 CPU 执行的机器指令

​ 代码区是共享的，共享的目的是对于频繁被执行的程序，只需要在内存中有一份代码即可

​ 代码区是只读的，使其只读的原因是防止程序意外地修改了它的指令

​ 全局区：

​ 全局变量和静态变量存放在此.

​ 全局区还包含了常量区, 字符串常量和其他常量也存放在此.

​ ==该区域的数据在程序结束后由操作系统释放==.

示例：

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//全局变量
int g_a = 10;
int g_b = 10;

//全局常量
const int c_g_a = 10;
const int c_g_b = 10;

int main() {

    //局部变量
    int a = 10;
    int b = 10;

    //打印地址
    cout << "局部变量a地址为： " << (int)&a << endl;
    cout << "局部变量b地址为： " << (int)&b << endl;

    cout << "全局变量g_a地址为： " <<  (int)&g_a << endl;
    cout << "全局变量g_b地址为： " <<  (int)&g_b << endl;

    //静态变量
    static int s_a = 10;
    static int s_b = 10;

    cout << "静态变量s_a地址为： " << (int)&s_a << endl;
    cout << "静态变量s_b地址为： " << (int)&s_b << endl;

    cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world" << endl;
    cout << "字符串常量地址为： " << (int)&"hello world1" << endl;

    cout << "全局常量c_g_a地址为： " << (int)&c_g_a << endl;
    cout << "全局常量c_g_b地址为： " << (int)&c_g_b << endl;

    const int c_l_a = 10;
    const int c_l_b = 10;
    cout << "局部常量c_l_a地址为： " << (int)&c_l_a << endl;
    cout << "局部常量c_l_b地址为： " << (int)&c_l_b << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

打印结果：

1545017602518

总结：

  • cpp中在程序运行前分为全局区和代码区
  • 代码区特点是共享和只读
  • 全局区中存放全局变量、静态变量、常量
  • 常量区中存放 const修饰的全局常量 和 字符串常量

程序运行后

​ 栈区：

​ 由编译器自动分配释放, 存放函数的参数值,局部变量等

​ 注意事项：不要返回局部变量的地址，栈区开辟的数据由编译器自动释放

示例：

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int * func()
{
    int a = 10;
    return &a;    // 返回局部变量地址
}

int main() {

    int *p = func();

    cout << *p << endl; // 第一次可以正确打印数字，因为编译器做了保留
    cout << *p << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

堆区：

​ 由程序员分配释放,若程序员不释放,程序结束时由操作系统回收

​ 在cpp中主要利用new在堆区开辟内存

示例：

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int* func()
{
    int* a = new int(10);
    return a;
}

int main() {

    int *p = func();

    cout << *p << endl;
    cout << *p << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

堆区数据由程序员管理开辟和释放

堆区数据利用new关键字进行开辟内存

new操作符

​ cpp中利用==new==操作符在堆区开辟数据

​ 堆区开辟的数据，由程序员手动开辟，手动释放，释放利用操作符 ==delete==

​ 语法： new 数据类型

​ 利用new创建的数据，会返回该数据对应的类型的指针

示例1： 基本语法

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int* func()
{
    // 在堆区创建整形数据
    // new 返回该数据类型指针
    int* a = new int(10);
    return a;
}

// 在堆区利用new开辟数组
int* funcc()
{    
    // 返回这一段内存空间的首地址
    int* a=new int [10];
    return a;
}
int main() {

    int *p = func();
    int *q= funcc();
    q[2]=8;
    cout << *p << endl;
    cout << *p << endl;
    cout << *(q+2) << endl;

    //利用delete释放堆区数据
    delete p;
    // 释放堆区数组
    delete[] q;
    //cout << *p << endl; //报错，释放的空间不可访问

    system("pause");

    return 0;
}

示例2：开辟数组

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//堆区开辟数组
int main() {

    int* arr = new int[10];

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        arr[i] = i + 100;
    }

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        cout << arr[i] << endl;
    }
    //释放数组 delete 后加 []
    delete[] arr;

    system("pause");

    return 0;
}

引用

引用的基本使用

**作用： **给变量起别名

语法： 数据类型 &别名 = 原名

示例：

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int main() {

    int a = 10;
    int &b = a;

    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;

    b = 100;

    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

引用注意事项

  • 引用必须初始化
  • 引用在初始化后，不可以改变

示例：

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int main() {

    int a = 10;
    int b = 20;
    //int &c; //错误，引用必须初始化
    int &c = a; //一旦初始化后，就不可以更改
    c = b; //这是赋值操作，不是更改引用

    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    cout << "c = " << c << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

引用做函数参数

作用：函数传参时，可以利用引用的技术让形参修饰实参

优点：可以简化指针修改实参

示例：

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//1. 值传递
void mySwap01(int a, int b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

//2. 地址传递
void mySwap02(int* a, int* b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

//3. 引用传递
void mySwap03(int& a, int& b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {

    int a = 10;
    int b = 20;

    mySwap01(a, b);// 值传递 形参不会修饰实参
    cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

    mySwap02(&a, &b); // 地址传递 形参修饰实参
    cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

    mySwap03(a, b); // 引用传递 形参修饰实参 因为引用是对变量起别名
    cout << "a:" << a << " b:" << b << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

总结：通过引用参数产生的效果同按地址传递是一样的。引用的语法更清楚简单

引用做函数返回值

作用：引用是可以作为函数的返回值存在的

注意：不要返回局部变量引用

用法：函数调用作为左值

示例：

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//返回局部变量引用
int& test01() {
    int a = 10; //局部变量
    return a;
}

//返回静态变量引用
int& test02() {
    static int a = 20; // 静态变量 存放全局区 全局区数据程序结束后系统释放
    return a;
}

int main() {

    //不能返回局部变量的引用
    // 函数内部的局部变量在函数调用结束后就会被释放
    int& ref = test01();
    cout << "ref = " << ref << endl; // 第一次结果正确 因为编译器做了保留
    cout << "ref = " << ref << endl; 

    //如果函数做左值，那么必须返回引用
    int& ref2 = test02();
    cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
    cout << "ref2 = " << ref2 << endl;

    test02() = 1000;

    cout << "ref2 = " << ref2 << endl;
    cout << "ref2 = " << ref2 << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

​

引用的本质

本质：引用的本质在cpp内部实现是一个指针常量.

讲解示例：

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//发现是引用，转换为 int* const ref = &a;
void func(int& ref){
    ref = 100; // ref是引用，转换为*ref = 100
}
int main(){
    int a = 10;

    //自动转换为 int* const ref = &a; 指针常量是指针指向不可改，也说明为什么引用不可更改
    int& ref = a; 
    ref = 20; //内部发现ref是引用，自动帮我们转换为: *ref = 20;

    cout << "a:" << a << endl;
    cout << "ref:" << ref << endl;

    func(a);
    return 0;
}

结论：cpp推荐用引用技术，因为语法方便，引用本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器都帮我们做了

常量引用

作用：常量引用主要用来修饰形参，防止误操作

在函数形参列表中，可以加==const修饰形参==，防止形参改变实参

示例：

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//引用使用的场景，通常用来修饰形参
void showValue(const int& v) {
    //v += 10;
    cout << v << endl;
}

int main() {

    //int& ref = 10;  引用本身需要一个合法的内存空间，因此这行错误
    //加入const就可以了，编译器优化代码，int temp = 10; const int& ref = temp;
    const int& ref = 10; 

    //ref = 100;  //加入const后不可以修改变量
    cout << ref << endl;

    //函数中利用常量引用防止误操作修改实参
    int a = 10;
    showValue(a);

    system("pause");

    return 0;
}

函数提高

函数默认参数

在cpp中，函数的形参列表中的形参是可以有默认值的。(这个默认值是缺省的)

语法： 返回值类型 函数名 （参数= 默认值）{}

示例：

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int func(int a, int b = 10, int c = 10) {
    return a + b + c;
}

//1. 如果某个位置参数有默认值，那么从这个位置往后，从左向右，必须都要有默认值
//2. 如果函数声明有默认值，函数实现的时候就不能有默认参数（否则会发生重定义默认参数报错）
int func2(int a = 10, int b = 10);// 声明
int func2(int a, int b) {         // 实现
    return a + b;
}

int main() {

    cout << "ret = " << func(20, 20) << endl; // 40
    cout << "ret = " << func(100) << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

函数占位参数

cpp中函数的形参列表里可以有占位参数，用来做占位，调用函数时必须填补该位置

语法： 返回值类型 函数名 (数据类型){}

在现阶段函数的占位参数存在意义不大，但是后面的课程中会用到该技术

示例：

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//函数占位参数 ，占位参数也可以有默认参数
void func1(int a, int) {
    cout << "this is func" << endl;
}
// 
void func2(int a, int = 10) {
    cout << "this is func" << endl;
}
int main() {

    func1(10,10); //占位参数必须填补
    func2(10); //占位参数有默认值
    system("pause");

    return 0;
}

函数重载

函数重载概述

作用：函数名可以相同，提高复用性

函数重载满足条件：

  • 同一个作用域下
  • 函数名称相同
  • 函数参数类型不同 或者 个数不同 或者 顺序不同

注意: 函数的返回值不可以作为函数重载的条件

示例：

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//函数重载需要函数都在同一个作用域下
void func()
{
    cout << "func 的调用！" << endl;
}
void func(int a)
{
    cout << "func (int a) 的调用！" << endl;
}
void func(double a)
{
    cout << "func (double a)的调用！" << endl;
}
void func(int a ,double b)
{
    cout << "func (int a ,double b) 的调用！" << endl;
}
void func(double a ,int b)
{
    cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;
}

//函数返回值不可以作为函数重载条件
//int func(double a, int b)
//{
//    cout << "func (double a ,int b)的调用！" << endl;
//}


int main() {

    func();
    func(10);
    func(3.14);
    func(10,3.14);
    func(3.14 , 10);

    system("pause");

    return 0;
}

函数重载注意事项

  • 引用作为重载条件
  • 函数重载碰到函数默认参数

示例：

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//函数重载注意事项
//1、引用作为重载条件

void func(int &a)
{
    cout << "func (int &a) 调用 " << endl;
}

void func(const int &a)
{
    cout << "func (const int &a) 调用 " << endl;
}


//2、函数重载碰到函数默认参数

void func2(int a, int b = 10)
{
    cout << "func2(int a, int b = 10) 调用" << endl;
}

void func2(int a)
{
    cout << "func2(int a) 调用" << endl;
}

int main() {

    int a = 10;
    func(a); //调用无const
    func(10);//调用有const   int& a=10 是非法的


    //func2(10); //碰到默认参数产生歧义，需要避免

    system("pause");

    return 0;
}

类和对象

cpp面向对象的三大特性为：==封装、继承、多态==

cpp认为==万事万物都皆为对象==，对象上有其属性和行为

例如：

​ 人可以作为对象，属性有姓名、年龄、身高、体重…，行为有走、跑、跳、吃饭、唱歌…

​ 车也可以作为对象，属性有轮胎、方向盘、车灯…,行为有载人、放音乐、放空调…

​ 具有相同性质的==对象==，我们可以抽象称为==类==，人属于人类，车属于车类

封装

封装的意义

封装是cpp面向对象三大特性之一

封装的意义：

  • 将属性和行为作为一个整体，表现生活中的事物
  • 将属性和行为加以权限控制

封装意义一：

​ 在设计类的时候，属性和行为写在一起，表现事物

语法： class 类名{ 访问权限： 属性 / 行为 };

示例1：设计一个圆类，求圆的周长

示例代码：

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//圆周率
const double PI = 3.14;

//1、封装的意义
//将属性和行为作为一个整体，用来表现生活中的事物

//封装一个圆类，求圆的周长
//class代表设计一个类，后面跟着的是类名
class Circle
{
public:  //访问权限  公共的权限

    //属性
    int m_r;//半径

    //行为
    //获取到圆的周长
    double calculateZC()
    {
        //2 * pi  * r
        //获取圆的周长
        return  2 * PI * m_r;
    }
};

int main() {

    //通过圆类，创建圆的对象
    // c1就是一个具体的圆
    Circle c1;
    c1.m_r = 10; //给圆对象的半径 进行赋值操作

    //2 * pi * 10 = = 62.8
    cout << "圆的周长为： " << c1.calculateZC() << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

示例2：设计一个学生类，属性有姓名和学号，可以给姓名和学号赋值，可以显示学生的姓名和学号

示例2代码：

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//学生类
class Student {
public:
    void setName(string name) {
        m_name = name;
    }
    void setID(int id) {
        m_id = id;
    }

    void showStudent() {
        cout << "name:" << m_name << " ID:" << m_id << endl;
    }
public:
    string m_name;
    int m_id;
};

int main() {

    Student stu;
    stu.setName("德玛西亚");
    stu.setID(250);
    stu.showStudent();

    system("pause");

    return 0;
}

封装意义二：

类在设计时，可以把属性和行为放在不同的权限下，加以控制

访问权限有三种：

  1. public 公共权限
  2. protected 保护权限
  3. private 私有权限

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//三种权限
//公共权限  public     类内可以访问  类外可以访问
//保护权限  protected  类内/派生类可以访问  类外不可以访问 
//私有权限  private    类内可以访问  类外不可以访问

class Person
{
    //姓名  公共权限
public:
    string m_Name;

    //汽车  保护权限
protected:
    string m_Car;

    //银行卡密码  私有权限
private:
    int m_Password;

public:
    void func()
    {
        m_Name = "张三";
        m_Car = "拖拉机";
        m_Password = 123456;
    }
};

int main() {

    Person p;
    p.m_Name = "李四";
    //p.m_Car = "奔驰";  //保护权限类外访问不到
    //p.m_Password = 123; //私有权限类外访问不到

    system("pause");

    return 0;
}

struct和class区别

在cpp中 struct和class唯一的区别就在于 默认的访问权限不同

区别：

  • struct 默认权限为公共
  • class 默认权限为私有
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class C1
{
    int  m_A; //默认是私有权限
};

struct C2
{
    int m_A;  //默认是公共权限
};

int main() {

    C1 c1;
    c1.m_A = 10; //错误，访问权限是私有

    C2 c2;
    c2.m_A = 10; //正确，访问权限是公共

    system("pause");

    return 0;
}

成员属性设置为私有

优点1：将所有成员属性设置为私有，可以自己控制读写权限

优点2：对于写权限，我们可以检测数据的有效性

示例：

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class Person {
public:

    //姓名设置可读可写
    void setName(string name) {
        m_Name = name;
    }
    string getName()
    {
        return m_Name;
    }


    //获取年龄 
    int getAge() {
        return m_Age;
    }
    //设置年龄
    void setAge(int age) {
        if (age < 0 || age > 150) {
            m_Age=-1;
            cout << "你个老妖精!" << endl;
            return;
        }
        m_Age = age;
    }
    //情人设置为只写
    void setLover(string lover) {
        m_Lover = lover;
    }

private:
    string m_Name; //可读可写  姓名

    int m_Age; //只读  年龄

    string m_Lover; //只写  情人
};


int main() {

    Person p;
    //姓名设置
    p.setName("张三");
    cout << "姓名： " << p.getName() << endl;

    //年龄设置
    p.setAge(50);
    cout << "年龄： " << p.getAge() << endl;

    //情人设置
    p.setLover("苍井");
    //cout << "情人： " << p.m_Lover << endl;  //只写属性，不可以读取

    system("pause");

    return 0;
}

练习案例1：设计立方体类

设计立方体类(Cube)

求出立方体的面积和体积

分别用全局函数和成员函数判断两个立方体是否相等。

1545533548532

成员函数 bool is_same(const Cube& c); 调用：res=c1.is_same(c2);
全局函数 bool is_same(const Cube& c1,const Cube& c1);

练习案例2：点和圆的关系

设计一个圆形类（Circle），和一个点类（Point），计算点和圆的关系。

1545533829184

bool is_inCircle(const Circle& c,const Point& p);

对象的初始化和清理

  • 生活中我们买的电子产品都基本会有出厂设置，在某一天我们不用时候也会删除一些自己信息数据保证安全
  • cpp中的面向对象来源于生活，每个对象也都会有初始设置以及 对象销毁前的清理数据的设置。

构造函数和析构函数

对象的初始化和清理也是两个非常重要的安全问题

​ 一个对象或者变量没有初始状态，对其使用后果是未知

​ 同样的使用完一个对象或变量，没有及时清理，也会造成一定的安全问题

cpp利用了构造函数和析构函数解决上述问题，这两个函数将会被编译器自动调用，完成对象初始化和清理工作。

对象的初始化和清理工作是编译器强制要我们做的事情，因此如果我们不提供构造和析构，编译器会提供

编译器提供的构造函数和析构函数是空实现。

  • 构造函数：主要作用在于创建对象时为对象的成员属性赋值，构造函数由编译器自动调用，无须手动调用。
  • 析构函数：主要作用在于对象销毁前系统自动调用，执行一些清理工作。

构造函数语法：类名(){}

  1. 构造函数，没有返回值也不写void
  2. 函数名称与类名相同
  3. 构造函数可以有参数，因此可以发生重载
  4. 程序在调用对象时候会自动调用构造，无须手动调用,而且只会调用一次

析构函数语法： ~类名(){}

  1. 析构函数，没有返回值也不写void
  2. 函数名称与类名相同,在名称前加上符号 ~
  3. 析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
  4. 程序在对象销毁前会自动调用析构，无须手动调用,而且只会调用一次
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class Person
{
public:
    //构造函数
    Person()
    {
        cout << "Person的构造函数调用" << endl;
    }
    //析构函数
    ~Person()
    {
        cout << "Person的析构函数调用" << endl;
    }

};

void test01()
{
    Person p;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

构造函数的分类及调用

两种分类方式：

​ 按参数分为： 有参构造和无参构造

​ 按类型分为： 普通构造和拷贝构造

三种调用方式：

​ 括号法

​ 显示法

​ 隐式转换法

示例：

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//1、构造函数分类
// 按照参数分类分为 有参和无参构造   无参又称为默认构造函数
// 按照类型分类分为 普通构造和拷贝构造

class Person {
public:
    //无参（默认）构造函数
    Person() {
        cout << "无参构造函数!" << endl;
    }
    //有参构造函数
    Person(int a) {
        age = a;
        cout << "有参构造函数!" << endl;
    }
    //拷贝构造函数
    Person(const Person& p) {
        age = p.age;
        cout << "拷贝构造函数!" << endl;
    }
    //析构函数
    ~Person() {
        cout << "析构函数!" << endl;
    }
public:
    int age;
};

//2、构造函数的调用
//调用无参构造函数
void test01() {
    Person p; //调用无参构造函数
}

//调用有参的构造函数
void test02() {

    //2.1  括号法，常用
    Person p1(10);
    Person p11(p1); // 拷贝构造函数
    //注意1：调用无参构造函数不能加括号，如果加了编译器认为这是一个函数声明
    //Person p2();

    //2.2 显式法
    Person p2 = Person(10); 
    Person p3 = Person(p2);
    //Person(10)单独写就是匿名对象  当前行结束之后，马上析构

    //2.3 隐式转换法
    Person p4 = 10; // Person p4 = Person(10); 
    Person p5 = p4; // Person p5 = Person(p4); 

    //注意2：不能利用 拷贝构造函数 初始化匿名对象 编译器认为是对象声明
    // Person (p5) === Person p5
    //Person (p5);
}

int main() {

    test01();
    //test02();

    system("pause");

    return 0;
}

拷贝构造函数调用时机

cpp中拷贝构造函数调用时机通常有三种情况

  • 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
  • 值传递的方式给函数参数传值
  • 以值方式返回局部对象

示例：

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class Person {
public:
    Person() {
        cout << "无参构造函数!" << endl;
        mAge = 0;
    }
    Person(int age) {
        cout << "有参构造函数!" << endl;
        mAge = age;
    }
    Person(const Person& p) {
        cout << "拷贝构造函数!" << endl;
        mAge = p.mAge;
    }
    //析构函数在释放内存之前调用
    ~Person() {
        cout << "析构函数!" << endl;
    }
public:
    int mAge;
};

//1. 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新对象
void test01() {

    Person man(100); //man对象已经创建完毕
    Person newman(man); //调用拷贝构造函数
    Person newman2 = man; //拷贝构造

    //Person newman3;
    //newman3 = man; //不是调用拷贝构造函数，赋值操作
}

//2. 值传递的方式给函数参数传值
//相当于Person p1 = p;
void doWork(Person p1) {}
void test02() {
    Person p; //无参构造函数
    doWork(p);
}

//3. 以值方式返回局部对象
Person doWork2()
{
    Person p1;
    cout << (int *)&p1 << endl;
    return p1;
}

void test03()
{
    Person p = doWork2();// 调用拷贝构造函数
    cout << (int *)&p << endl;
}


int main() {

    //test01();
    //test02();
    test03();

    system("pause");

    return 0;
}

构造函数调用规则

默认情况下，cpp编译器至少给一个类添加3个函数

1．默认构造函数(无参，函数体为空)

2．默认析构函数(无参，函数体为空)

3．默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝

构造函数调用规则如下：

  • 如果用户定义有参构造函数，cpp不再提供默认无参构造，但是会提供默认拷贝构造

  • 如果用户定义拷贝构造函数，cpp不会再提供其他构造函数

示例：

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class Person {
public:
    //无参（默认）构造函数
    Person() {
        cout << "无参构造函数!" << endl;
    }
    //有参构造函数
    Person(int a) {
        age = a;
        cout << "有参构造函数!" << endl;
    }
    //拷贝构造函数
    Person(const Person& p) {
        age = p.age;
        cout << "拷贝构造函数!" << endl;
    }
    //析构函数
    ~Person() {
        cout << "析构函数!" << endl;
    }
public:
    int age;
};

void test01()
{
    Person p1(18);
    //如果不写拷贝构造，编译器会自动添加拷贝构造，并且做浅拷贝操作
    Person p2(p1);

    cout << "p2的年龄为： " << p2.age << endl;
}

void test02()
{
    //如果用户提供有参构造，编译器不会提供默认构造，会提供拷贝构造
    Person p1; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
    Person p2(10); //用户提供的有参
    Person p3(p2); //此时如果用户没有提供拷贝构造，编译器会提供

    //如果用户提供拷贝构造，编译器不会提供其他构造函数
    Person p4; //此时如果用户自己没有提供默认构造，会出错
    Person p5(10); //此时如果用户自己没有提供有参，会出错
    Person p6(p5); //用户自己提供拷贝构造
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

深拷贝与浅拷贝

浅拷贝：浅拷贝是指两个对象共享相同的内存地址，其中一个对象的值的更改会影响另一个对象的值。这种拷贝方式会导致一些潜在的问题，因为如果其中一个对象被修改，另一个对象也会被修改，这可能会导致程序出现不可预测的行为。

深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作

示例：

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class Person {
public:
    //无参（默认）构造函数
    Person() {
        cout << "无参构造函数!" << endl;
    }
    //有参构造函数
    Person(int age ,int height) {

        cout << "有参构造函数!" << endl;

        m_age = age;
        m_height = new int(height);

    }
    //拷贝构造函数  
    Person(const Person& p) {
        cout << "拷贝构造函数!" << endl;
        //如果不利用深拷贝在堆区创建新内存，会导致浅拷贝带来的重复释放堆区问题
        m_age = p.m_age;
        m_height = new int(*p.m_height);

    }

    //析构函数 将堆区开辟的内存释放
    ~Person() {
        cout << "析构函数!" << endl;
        if (m_height != NULL)
        {
            delete m_height;
            m_height = NULL;// 防止野指针出现
        }
    }
public:
    int m_age;
    // 用指针  将身高数据开辟到堆区，接收new创建的数据
    int* m_height;
};

void test01()
{
    Person p1(18, 180);

    Person p2(p1);

    cout << "p1的年龄： " << p1.m_age << " 身高： " << *p1.m_height << endl;

    cout << "p2的年龄： " << p2.m_age << " 身高： " << *p2.m_height << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

如果利用编译器提供的拷贝构造函数，会做浅拷贝操作,Person p2(p1); 堆区内存重复释放

实现拷贝构造函数,会在堆区重新开辟内存（在堆区存放的数据相同，但是指针所指向内存区域不同————深拷贝）

总结：如果属性有在堆区开辟的，一定要自己提供拷贝构造函数，防止浅拷贝带来的问题

初始化列表

作用：

cpp提供了初始化列表语法，用来初始化属性

语法：构造函数()：属性1(值1),属性2（值2）... {}

示例：

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class Person {
public:

    ////传统方式初始化
    //Person(int a, int b, int c) {
    //    m_A = a;
    //    m_B = b;
    //    m_C = c;
    //}

    //初始化列表方式初始化
    Person(int a, int b, int c) :m_A(a), m_B(b), m_C(c) {}
    void PrintPerson() {
        cout << "mA:" << m_A << endl;
        cout << "mB:" << m_B << endl;
        cout << "mC:" << m_C << endl;
    }
private:
    int m_A;
    int m_B;
    int m_C;
};

int main() {

    Person p(1, 2, 3);
    p.PrintPerson();


    system("pause");

    return 0;
}

类对象作为类成员

cpp类中的成员可以是另一个类的对象，我们称该成员为 对象成员

例如：

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class A {}
class B
{
    A a；
}

B类中有对象A作为成员，A为对象成员

那么当创建B对象时，A与B的构造和析构的顺序是谁先谁后？

示例：

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class Phone
{
public:
    Phone(string name)
    {
        m_PhoneName = name;
        cout << "Phone构造" << endl;
    }

    ~Phone()
    {
        cout << "Phone析构" << endl;
    }

    string m_PhoneName;

};


class Person
{
public:

    //初始化列表可以告诉编译器调用哪一个构造函数
    // Phone m_phone= pName  隐式转换法
    Person(string name, string pName) :m_Name(name), m_Phone(pName)
    {
        cout << "Person构造" << endl;
    }

    ~Person()
    {
        cout << "Person析构" << endl;
    }

    void playGame()
    {
        cout << m_Name << " 使用" << m_Phone.m_PhoneName << " 牌手机! " << endl;
    }

    string m_Name;
    Phone m_Phone;

};
void test01()
{
    //当类中成员是其他类对象时，我们称该成员为 对象成员
    //构造的顺序是 ：先调用对象成员的构造，再调用本类构造
    //析构顺序与构造相反
    Person p("张三" , "苹果X");
    p.playGame();

}


int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

静态成员

静态成员就是在成员变量和成员函数前加上关键字static，称为静态成员

静态成员分为：

  • 静态成员变量

    • 所有对象共享同一份数据
    • 在编译阶段分配内存
    • 类内声明，类外初始化

  • 静态成员函数

    • 所有对象共享同一个函数
    • 静态成员函数只能访问静态成员变量

  • 静态成员的两种访问方式

    • 对象 p1.m_A
    • 类名 Person::m_A
    • 非静态成员变量只能够通过对象

示例1 ：静态成员变量

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class Person
{

public:

    static int m_A; //静态成员变量

    //静态成员变量特点：
    //1 在编译阶段分配内存
    //2 类内声明，类外初始化
    //3 所有对象共享同一份数据

//私有权限  private    类内可以访问  类外不可以访问
private:
    static int m_B; //静态成员变量也是有访问权限的
};

// 初始化，声明作用域
int Person::m_A = 10;
int Person::m_B = 10;

void test01()
{
    //静态成员变量两种访问方式

    //1、通过对象
    Person p1;
    p1.m_A = 100;
    cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl;

    Person p2;
    p2.m_A = 200;
    cout << "p1.m_A = " << p1.m_A << endl; //共享同一份数据
    cout << "p2.m_A = " << p2.m_A << endl;

    //2、通过类名
    cout << "m_A = " << Person::m_A << endl;


    //cout << "m_B = " << Person::m_B << endl; //私有权限访问不到
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

示例2：静态成员函数

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class Person
{

public:

    //静态成员函数特点：
    //1 程序共享一个函数
    //2 静态成员函数只能访问静态成员变量

    static void func()
    {
        cout << "func调用" << endl;
        m_A = 100;
        //m_B = 100; //错误，不可以访问非静态成员变量
    }

    static int m_A; //静态成员变量
    int m_B; // 
private:

    //静态成员函数也是有访问权限的
    static void func2()
    {
        cout << "func2调用" << endl;
    }
};
int Person::m_A = 10;


void test01()
{
    //静态成员变量两种访问方式

    //1、通过对象
    Person p1;
    p1.func();

    //2、通过类名
    Person::func();


    //Person::func2(); //私有权限访问不到
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

cpp对象模型和this指针

成员变量和成员函数分开存储

在cpp中，类内的成员变量和成员函数分开存储

只有非静态成员变量才属于类的对象上

  1. 空对象占用的内存空间为1字节

  2. 类成员函数不占内存空间

    所谓成员函数名义上是类中的，其实成员函数的大小不在类对象里面，同一个类的多个对象共享函数代码。

    而我们访问类的成员函数是通过类的指针实现，而这个指针指向的是一个table，table里面记录了各个成员函数的地址

  3. 虚函数占用内存空间

    C++类有虚函数的时候，会产生一个指向虚函数表的指针（vptr），在32位系统分配指针大小为4字节

  4. 成员变量占内存空间

  5. static修饰的静态成员变量不占类对象内存空间,原因是编译器将其放在全局变量区;

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class Person {
public:
    Person() {
        mA = 0;
    }
    //非静态成员变量占对象空间
    int mA;
    double mB;
    //静态成员变量不占对象空间
    static int mB; 
    //函数也不占对象空间，所有函数共享一个函数实例
    void func() {
        cout << "mA:" << this->mA << endl;
    }
    //静态成员函数也不占对象空间
    static void sfunc() {
    }
};
int Person:: mB=10;
calss T{

}
void test01(){
    T t;
    // 空对象占用内存空间为：1
    // cpp编译器为每个空对象也分配一个字节空间：区分其占用内存位置，使每个空对象具有独一无二内存空间
    cout<<"size of t= "<<sizeod(t)<<endl;
}

int main() {

    // sizeof(Person)=4;
    cout << sizeof(Person) << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

c++中struct class union内存对齐

  • union中的所有成员共享同一块内存，这些成员的起始地址是相同的,因此联合体的长度取决于最长的成员

    ​ 1)大小足够容纳最宽的成员；

    ​ 2)大小能被其包含的所有基本数据类型的大小所整除。

    ​ 

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    union U
    {
        char s[9];
        int n;
        double d;
    };
    sizeof(U)=9
    s占9字节，n占4字节，d占8字节，因此其至少需9字节的空间。然而其实际大小并不是9，用运算符sizeof测试其大小为16.这是因为这里存在字节对齐的问题，9既不能被4整除，也不能被8整除。因此补充字节到16，这样就符合所有成员的自身对齐了

  • truct class:在默认情况下，各个成员按照顺序排列，并且占用的空间需要保证是自身大小与下一个成员变量对齐边界的整数倍

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    class C{
        int a;      // 4 bytes
        char b;     // 1 byte
        int d;    // 4 bytes
        double c;   // 8 bytes
    };

    +---+---+---+---+---+---+---+---+
    | a |padding| b |pad| d | c      | 
    +---+---+---+---+---+---+---+---+
                          ↑
                         对齐边界
    4+1+3+4+8=20
    20+4=8*n

this指针概念

通过4.3.1我们知道在cpp中成员变量和成员函数是分开存储的

每一个非静态成员函数只会诞生一份函数实例，也就是说多个同类型的对象会共用一块代码

那么问题是：这一块代码是如何区分那个对象调用自己的呢？

cpp通过提供特殊的对象指针，this指针，解决上述问题。this指针指向被调用的成员函数所属的对象

this指针是隐含每一个非静态成员函数内的一种指针

this指针不需要定义，直接使用即可

this指针的用途：

  • 当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
  • 在类的非静态成员函数中返回对象本身，可使用return *this
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class Person
{
public:

    Person(int age)
    {
        //1、当形参和成员变量同名时，可用this指针来区分
        this->age = age;
    }
    // 引用方式返回 返回本体
    Person& PersonAddPerson(Person p)
    {
        this->age += p.age;
        //返回对象本身
        return *this;
    }
    Person PersonAddPerson2(Person p)
    {
        this->age += p.age;
        //返回对象本身
        return *this;
    }
    int age;
};

void test01()
{
    Person p1(10);
    cout << "p1.age = " << p1.age << endl;

    //    输出40
    Person p2(10);
    p2.PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1).PersonAddPerson(p1);
    cout << "p2.age = " << p2.age << endl;

    // 输出20
    Person p3(10);
    p3.PersonAddPerson2(p1).PersonAddPerson2(p1).PersonAddPerson2(p1);
    cout << "p3.age = " << p3.age << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

空指针访问成员函数

cpp中空指针也是可以调用成员函数的，但是也要注意有没有用到this指针

如果用到this指针，需要加以判断保证代码的健壮性

示例：

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//空指针访问成员函数
class Person {
public:

    void ShowClassName() {
        cout << "我是Person类!" << endl;
    }

    void ShowPerson() {
        // 提高代码健壮性
        if (this == NULL) {
            return;
        }
        // 相当于 cout << this->mAge << endl;
        // 调用对象为空指针时会报错
        cout << mAge << endl;
    }

public:
    int mAge;
};

void test01()
{
    Person * p = NULL;
    p->ShowClassName(); //空指针，可以调用成员函数
    p->ShowPerson();  //但是如果成员函数中用到了this指针，就不可以了
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

const修饰成员函数

常函数：

  • 成员函数后加const后我们称为这个函数为常函数
  • 常函数内不可以修改成员属性
  • 成员属性声明时加关键字mutable后，在常函数中依然可以修改

const int fun() 表示返回一个常量整数值。如果该函数返回一个值时，返回的值会被视为常量不能被修改。

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Copy codeconst int fun(){
    const int x = 10;
    return x;
}

int fun() const 表示函数本身是一个常量成员函数，不能修改该类的成员变量。这种函数通常用于取得该类的某些成员变量的值，而不会修改这些成员变量。

常对象：

  • 声明对象前加const称该对象为常对象
  • 常对象只能调用常函数

示例：

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class Person {
public:
    Person() {
        m_A = 0;
        m_B = 0;
    }

    //this指针的本质是一个常指针，指针的指向不可修改
    // Person * const this;
    //如果想让指针指向的值也不可以修改，需要声明常函数 void ShowPerson() const{}
    void ShowPerson() const {
        //const Type* const pointer;
        //this = NULL; //不能修改指针的指向 Person* const this;
        //this->mA = 100; //但是this指针指向的对象的数据是可以修改的

        //const修饰成员函数，表示指针指向的内存空间的数据不能修改，除了mutable修饰的变量
        this->m_B = 100;
    }

    void MyFunc() const {
        //mA = 10000;
    }

public:
    int m_A;
    mutable int m_B; //可修改 可变的
};


//const修饰对象  常对象
void test01() {

    const Person person; //常量对象  
    cout << person.m_A << endl;
    //person.mA = 100; //常对象不能修改成员变量的值,但是可以访问
    person.m_B = 100; //但是常对象可以修改mutable修饰成员变量

    //常对象访问成员函数
    person.MyFunc(); //常对象不能调用普通的成员函数

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

友元

生活中你的家有客厅(Public)，有你的卧室(Private)

客厅所有来的客人都可以进去，但是你的卧室是私有的，也就是说只有你能进去

但是呢，你也可以允许你的好闺蜜好基友进去。

在程序里，有些私有属性 也想让类外特殊的一些函数或者类进行访问，就需要用到友元的技术

友元的目的就是让一个函数或者类 访问另一个类中私有成员

友元的关键字为 ==friend==

友元的三种实现

  • 全局函数做友元
  • 类做友元
  • 成员函数做友元

全局函数做友元

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class Building
{
    //告诉编译器 goodGay全局函数 是 Building类的好朋友，可以访问类中的私有内容
    friend void goodGay(Building * building);

public:

    Building()
    {
        this->m_SittingRoom = "客厅";
        this->m_BedRoom = "卧室";
    }


public:
    string m_SittingRoom; //客厅

private:
    string m_BedRoom; //卧室
};


void goodGay(Building * building)
{
    cout << "好基友我正在访问： " << building->m_SittingRoom << endl;
    cout << "好基友我正在访问： " << building->m_BedRoom << endl;
}


void test01()
{
    Building b;
    goodGay(&b);
}

int main(){

    test01();

    system("pause");
    return 0;
}

类做友元

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class Building;
class goodGay
{
public:

    goodGay();
    void visit();

private:
    Building *building;
};


class Building
{
    //告诉编译器 goodGay类是Building类的好朋友，可以访问到Building类中私有内容
    friend class goodGay;

public:
    Building();

public:
    string m_SittingRoom; //客厅
private:
    string m_BedRoom;//卧室
};

Building::Building()
{
    this->m_SittingRoom = "客厅";
    this->m_BedRoom = "卧室";
}

goodGay::goodGay()
{
    building = new Building;
}

void goodGay::visit()
{
    cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
    cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}

void test01()
{
    goodGay gg;
    gg.visit();

}

int main(){

    test01();

    system("pause");
    return 0;
}

成员函数做友元

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class Building;
class goodGay
{
public:

    goodGay();
    void visit(); //只让visit函数作为Building的好朋友，可以发访问Building中私有内容
    void visit2(); 

private:
    Building *building;
};


class Building
{
    //告诉编译器  goodGay类中的visit成员函数 是Building好朋友，可以访问私有内容
    friend void goodGay::visit();

public:
    Building();

public:
    string m_SittingRoom; //客厅
private:
    string m_BedRoom;//卧室
};

Building::Building()
{
    this->m_SittingRoom = "客厅";
    this->m_BedRoom = "卧室";
}

goodGay::goodGay()
{
    building = new Building;
}

void goodGay::visit()
{
    cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
    cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}

void goodGay::visit2()
{
    cout << "好基友正在访问" << building->m_SittingRoom << endl;
    //cout << "好基友正在访问" << building->m_BedRoom << endl;
}

void test01()
{
    goodGay  gg;
    gg.visit();

}

int main(){

    test01();

    system("pause");
    return 0;
}

运算符重载

运算符重载概念：对已有的运算符重新进行定义，赋予其另一种功能，以适应不同的数据类型

加号运算符重载

作用：实现两个自定义数据类型相加的运算
Person operator+(const Person& p);
Person p3 = p2 + p1; //相当于 p2.operaor+(p1)
实现：

  1. 通过成员函数重载
  2. 通过全局函数重载
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class Person {
public:
    Person() {};
    Person(int a, int b)
    {
        this->m_A = a;
        this->m_B = b;
    }
    //成员函数实现 + 号运算符重载
    Person operator+(const Person& p) {
        Person temp;
        temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
        temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
        return temp;
    }


public:
    int m_A;
    int m_B;
};

//全局函数实现 + 号运算符重载
//Person operator+(const Person& p1, const Person& p2) {
//    Person temp(0, 0);
//    temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
//    temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
//    return temp;
//}

//运算符重载 可以发生函数重载 
Person operator+(const Person& p2, int val)  
{
    Person temp;
    temp.m_A = p2.m_A + val;
    temp.m_B = p2.m_B + val;
    return temp;
}

void test() {

    Person p1(10, 10);
    Person p2(20, 20);

    //成员函数方式
    Person p3 = p2 + p1;  //相当于 p2.operaor+(p1)
    cout << "mA:" << p3.m_A << " mB:" << p3.m_B << endl;


    Person p4 = p3 + 10; //相当于 operator+(p3,10)
    cout << "mA:" << p4.m_A << " mB:" << p4.m_B << endl;

}

int main() {

    test();

    system("pause");

    return 0;
}

总结1：对于内置的数据类型的表达式的的运算符是不可能改变的

总结2：不要滥用运算符重载

左移运算符重载

作用：可以输出自定义数据类型

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class Person {
    // 将该全局函数设置为友元函数
    friend ostream& operator<<(ostream& out, Person& p);

public:

    Person(int a, int b)
    {
        this->m_A = a;
        this->m_B = b;
    }

    //成员函数 实现不了  p << cout 不是我们想要的效果
    //void operator<<(Person& p){
    //}

private:
    int m_A;
    int m_B;
};

//全局函数实现左移重载
//ostream对象只能有一个
ostream& operator<<(ostream& out, Person& p) {
    out << "a:" << p.m_A << " b:" << p.m_B;
    return out;
}

void test() {

    Person p1(10, 20);

    cout << p1 << "hello world" << endl; //链式编程  重载函数返回一个ostream对象
}

int main() {

    test();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：重载左移运算符配合友元可以实现输出自定义数据类型

递增运算符重载

作用： 通过重载递增运算符，实现自己的整型数据

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class MyInteger {

    friend ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint);

public:
    MyInteger() {
        m_Num = 0;
    }
    //前置++
    MyInteger& operator++() {
        //先++
        m_Num++;
        //再返回
        return *this;
    }

    //后置++ 返回的是值不是引用
    // int作为占位参数
    MyInteger operator++(int) {
        //先返回
        MyInteger temp = *this; //记录当前本身的值，然后让本身的值加1，但是返回的是以前的值，达到先返回后++；
        m_Num++;
        return temp;
    }

private:
    int m_Num;
};


ostream& operator<<(ostream& out, MyInteger myint) {
    out << myint.m_Num;
    return out;
}


//前置++ 先++ 再返回
void test01() {
    MyInteger myInt;
    cout << ++myInt << endl;
    cout << myInt << endl;
}

//后置++ 先返回 再++
void test02() {

    MyInteger myInt;
    cout << myInt++ << endl;
    cout << myInt << endl;
}

int main() {

    test01();
    //test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结： 前置递增返回引用，后置递增返回值

赋值运算符重载

cpp编译器至少给一个类添加4个函数

  1. 默认构造函数(无参，函数体为空)
  2. 默认析构函数(无参，函数体为空)
  3. 默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
  4. 赋值运算符 operator=, 对属性进行值拷贝

如果类中有属性指向堆区，做赋值操作时也会出现深浅拷贝问题

示例：

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class Person
{
public:

    Person(int age)
    {
        //将年龄数据开辟到堆区
        m_Age = new int(age);
    }

    //重载赋值运算符 
    // 返回Person&
    Person& operator=(Person &p)
    {

        if (m_Age != NULL)
        {
            delete m_Age;
            m_Age = NULL;
        }
        //编译器提供的代码是浅拷贝
        //m_Age = p.m_Age;

        //提供深拷贝 解决浅拷贝的问题
        m_Age = new int(*p.m_Age);

        //返回自身
        return *this;
    }


    ~Person()
    {
        if (m_Age != NULL)
        {
            delete m_Age;
            m_Age = NULL;
        }
    }

    //年龄的指针
    int *m_Age;

};


void test01()
{
    Person p1(18);

    Person p2(20);

    Person p3(30);

    p3 = p2 = p1; //赋值操作

    cout << "p1的年龄为：" << *p1.m_Age << endl;

    cout << "p2的年龄为：" << *p2.m_Age << endl;

    cout << "p3的年龄为：" << *p3.m_Age << endl;
}

int main() {

    test01();

    //int a = 10;
    //int b = 20;
    //int c = 30;

    //c = b = a;
    //cout << "a = " << a << endl;
    //cout << "b = " << b << endl;
    //cout << "c = " << c << endl;

    system("pause");

    return 0;
}

关系运算符重载

作用：重载关系运算符，可以让两个自定义类型对象进行对比操作

示例：

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class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    };

    bool operator==(Person & p)
    {
        if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
        {
            return true;
        }
        else
        {
            return false;
        }
    }

    bool operator!=(Person & p)
    {
        if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
        {
            return false;
        }
        else
        {
            return true;
        }
    }

    string m_Name;
    int m_Age;
};

void test01()
{
    //int a = 0;
    //int b = 0;

    Person a("孙悟空", 18);
    Person b("孙悟空", 18);
    // 相当于a.operator==(b);
    if (a == b)
    {
        cout << "a和b相等" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "a和b不相等" << endl;
    }

    if (a != b)
    {
        cout << "a和b不相等" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "a和b相等" << endl;
    }
}


int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

函数调用运算符重载

  • 函数调用运算符 () 也可以重载
  • 由于重载后使用的方式非常像函数的调用，因此称为仿函数
  • 仿函数没有固定写法，非常灵活

示例：

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class MyPrint
{
public:
    void operator()(string text)
    {
        cout << text << endl;
    }

};
void test01()
{
    //重载的（）操作符 也称为仿函数 使用起来非常像函数调用
    MyPrint myFunc;
    myFunc("hello world");
}


class MyAdd
{
public:
    int operator()(int v1, int v2)
    {
        return v1 + v2;
    }
};

void test02()
{
    MyAdd add;
    int ret = add(10, 10);
    cout << "ret = " << ret << endl;

    //匿名对象MyAdd()调用  
    cout << "MyAdd()(100,100) = " << MyAdd()(100, 100) << endl;
}

int main() {

    test01();
    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

继承

继承是面向对象三大特性之一

有些类与类之间存在特殊的关系，例如下图中：

1544861202252

我们发现，定义这些类时，下级别的成员除了拥有上一级的共性，还有自己的特性。

这个时候我们就可以考虑利用继承的技术，减少重复代码

继承的基本语法

例如我们看到很多网站中，都有公共的头部，公共的底部，甚至公共的左侧列表，只有中心内容不同

接下来我们分别利用普通写法和继承的写法来实现网页中的内容，看一下继承存在的意义以及好处

普通实现：

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//Java页面
class Java 
{
public:
    void header()
    {
        cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
    }
    void footer()
    {
        cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
    }
    void left()
    {
        cout << "Java,Python,cpp...(公共分类列表)" << endl;
    }
    void content()
    {
        cout << "JAVA学科视频" << endl;
    }
};
//Python页面
class Python
{
public:
    void header()
    {
        cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
    }
    void footer()
    {
        cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
    }
    void left()
    {
        cout << "Java,Python,cpp...(公共分类列表)" << endl;
    }
    void content()
    {
        cout << "Python学科视频" << endl;
    }
};
//cpp页面
class CPP 
{
public:
    void header()
    {
        cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
    }
    void footer()
    {
        cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
    }
    void left()
    {
        cout << "Java,Python,cpp...(公共分类列表)" << endl;
    }
    void content()
    {
        cout << "cpp学科视频" << endl;
    }
};

void test01()
{
    //Java页面
    cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
    Java ja;
    ja.header();
    ja.footer();
    ja.left();
    ja.content();
    cout << "--------------------" << endl;

    //Python页面
    cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
    Python py;
    py.header();
    py.footer();
    py.left();
    py.content();
    cout << "--------------------" << endl;

    //cpp页面
    cout << "cpp下载视频页面如下： " << endl;
    CPP cp;
    cp.header();
    cp.footer();
    cp.left();
    cp.content();

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

继承实现：

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//公共页面
class BasePage
{
public:
    void header()
    {
        cout << "首页、公开课、登录、注册...（公共头部）" << endl;
    }

    void footer()
    {
        cout << "帮助中心、交流合作、站内地图...(公共底部)" << endl;
    }
    void left()
    {
        cout << "Java,Python,cpp...(公共分类列表)" << endl;
    }

};

//Java页面
class Java : public BasePage
{
public:
    void content()
    {
        cout << "JAVA学科视频" << endl;
    }
};
//Python页面
class Python : public BasePage
{
public:
    void content()
    {
        cout << "Python学科视频" << endl;
    }
};
//cpp页面
class CPP : public BasePage
{
public:
    void content()
    {
        cout << "cpp学科视频" << endl;
    }
};

void test01()
{
    //Java页面
    cout << "Java下载视频页面如下： " << endl;
    Java ja;
    ja.header();
    ja.footer();
    ja.left();
    ja.content();
    cout << "--------------------" << endl;

    //Python页面
    cout << "Python下载视频页面如下： " << endl;
    Python py;
    py.header();
    py.footer();
    py.left();
    py.content();
    cout << "--------------------" << endl;

    //cpp页面
    cout << "cpp下载视频页面如下： " << endl;
    CPP cp;
    cp.header();
    cp.footer();
    cp.left();
    cp.content();


}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

继承的好处：==可以减少重复的代码==

class A : public B;

A 类称为子类 或 派生类

B 类称为父类 或 基类

派生类中的成员，包含两大部分：

一类是从基类继承过来的，一类是自己增加的成员。

从基类继承过过来的表现其共性，而新增的成员体现了其个性。

继承方式

继承的语法：class 子类 : 继承方式 父类

继承方式一共有三种：

  • 公共继承
  • 保护继承
  • 私有继承

三种权限：

  • 公共权限 public 类内可以访问 类外可以访问
  • 保护权限 protected 类内/派生类可以访问 类外不可以访问
  • 私有权限 private 类内可以访问 类外不可以访问

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示例：

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class Base1
{
public: 
    int m_A;
protected:
    int m_B;
private:
    int m_C;
};

//公共继承
class Son1 :public Base1
{
public:
    void func()
    {
        m_A; //可访问 public权限
        m_B; //可访问 protected权限
        //m_C; //不可访问
    }

};

void myClass()
{
    Son1 s1;
    s1.m_A; //其他类只能访问到公共权限
    s1.m_B;// 报错，保护权限在类外不可以访问
}

//保护继承
class Base2
{
public:
    int m_A;
protected:
    int m_B;
private:
    int m_C;
};
class Son2:protected Base2
{
public:
    void func()
    {
        m_A; //可访问 protected权限
        m_B; //可访问 protected权限
        //m_C; //不可访问
    }
};
void myClass2()
{
    Son2 s;
    //s.m_A; //不可访问
}

//私有继承
class Base3
{
public:
    int m_A;
protected:
    int m_B;
private:
    int m_C;
};
class Son3:private Base3
{
public:
    void func()
    {
        m_A; //可访问 private权限
        m_B; //可访问 private权限
        //m_C; //不可访问
    }
};
class GrandSon3 :public Son3
{
public:
    void func()
    {
        //Son3是私有继承，所以继承Son3的属性在GrandSon3中都无法访问到
        //m_A;
        //m_B;
        //m_C;
    }
};

继承中的对象模型

问题：从父类继承过来的成员，哪些属于子类对象中？

父类中非静态成员属性都会被子类继承下去

示例：

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class Base
{
public:
    int m_A;
protected:
    int m_B;
private:
    int m_C; //私有成员只是被隐藏了，但是还是会继承下去
};

//公共继承
class Son :public Base
{
public:
    int m_D;
};

void test01()
{
    // 16
    // 父类中非静态成员属性都会杯子类继承下去
    cout << "sizeof Son = " << sizeof(Son) << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

利用工具查看：

1545881904150

打开工具窗口后，定位到当前CPP文件的盘符

然后输入： cl /d1 reportSingleClassLayout查看的类名 所属文件名

效果如下图：

1545882158050

结论： 父类中私有成员也是被子类继承下去了，只是由编译器给隐藏后访问不到

继承中构造和析构顺序

子类继承父类后，当创建子类对象，也会调用父类的构造函数

问题：父类和子类的构造和析构顺序是谁先谁后？

示例：

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class Base 
{
public:
    Base()
    {
        cout << "Base构造函数!" << endl;
    }
    ~Base()
    {
        cout << "Base析构函数!" << endl;
    }
};

class Son : public Base
{
public:
    Son()
    {
        cout << "Son构造函数!" << endl;
    }
    ~Son()
    {
        cout << "Son析构函数!" << endl;
    }

};


void test01()
{
    //继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反
    Son s;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：继承中 先调用父类构造函数，再调用子类构造函数，析构顺序与构造相反

继承同名成员处理方式

问题：当子类与父类出现同名的成员，如何通过子类对象，访问到子类或父类中同名的数据呢？

  • 访问子类同名成员 直接访问即可
  • 访问父类同名成员 需要加作用域

示例：

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class Base {
public:
    Base()
    {
        m_A = 100;
    }

    void func()
    {
        cout << "Base - func()调用" << endl;
    }

    void func(int a)
    {
        cout << "Base - func(int a)调用" << endl;
    }

public:
    int m_A;
};


class Son : public Base {
public:
    Son()
    {
        m_A = 200;
    }

    //当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中所有版本的同名成员函数
    //如果想访问父类中被隐藏的同名成员函数，需要加父类的作用域
    void func()
    {
        cout << "Son - func()调用" << endl;
    }
public:
    int m_A;
};

void test01()
{
    Son s;

    cout << "Son下的m_A = " << s.m_A << endl;
    cout << "Base下的m_A = " << s.Base::m_A << endl;

    s.func();
    s.Base::func();
    ///s.func(10);// 报错
    s.Base::func(10);

}
int main() {

    test01();

    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}

总结：

  1. 子类对象可以直接访问到子类中同名成员
  2. 子类对象加作用域可以访问到父类同名成员
  3. 当子类与父类拥有同名的成员函数，子类会隐藏父类中同名成员函数，加作用域可以访问到父类中同名函数

继承同名静态成员处理方式

问题：继承中同名的静态成员在子类对象上如何进行访问？

静态成员和非静态成员出现同名，处理方式一致

==静态成员可以通过对象/类名访问==

  • 访问子类同名成员 直接访问即可
  • 访问父类同名成员 需要加作用域

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class Base {
public:
    static void func()
    {
        cout << "Base - static void func()" << endl;
    }
    static void func(int a)
    {
        cout << "Base - static void func(int a)" << endl;
    }

    static int m_A;
};

int Base::m_A = 100;

class Son : public Base {
public:
    static void func()
    {
        cout << "Son - static void func()" << endl;
    }
    static int m_A;
};

int Son::m_A = 200;

//同名成员属性
void test01()
{
    //通过对象访问
    cout << "通过对象访问： " << endl;
    Son s;
    cout << "Son  下 m_A = " << s.m_A << endl;
    cout << "Base 下 m_A = " << s.Base::m_A << endl;

    //通过类名访问
    cout << "通过类名访问： " << endl;
    cout << "Son  下 m_A = " << Son::m_A << endl;
    // 以类名的方式 通过子类访问父类作用域下的同名成员
    cout << "Base 下 m_A = " << Son::Base::m_A << endl;
}

//同名成员函数
void test02()
{
    //通过对象访问
    cout << "通过对象访问： " << endl;
    Son s;
    s.func();
    s.Base::func();

    cout << "通过类名访问： " << endl;
    Son::func();
    Son::Base::func();
    //出现同名，子类会隐藏掉父类中所有同名成员函数，需要加作作用域访问
    Son::Base::func(100);
}
int main() {

    //test01();
    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：同名静态成员处理方式和非静态处理方式一样，只不过有两种访问的方式（通过对象 和 通过类名）

多继承语法

cpp允许一个类继承多个类

语法： class 子类 ：继承方式 父类1 ， 继承方式 父类2...

多继承可能会引发父类中有同名成员出现，需要加作用域区分

cpp实际开发中不建议用多继承

示例：

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class Base1 {
public:
    Base1()
    {
        m_A = 100;
    }
public:
    int m_A;
};

class Base2 {
public:
    Base2()
    {
        m_A = 200;  //开始是m_B 不会出问题，但是改为mA就会出现不明确
    }
public:
    int m_A;
};

//语法：class 子类：继承方式 父类1 ，继承方式 父类2 
class Son : public Base2, public Base1 
{
public:
    Son()
    {
        m_C = 300;
        m_D = 400;
    }
public:
    int m_C;
    int m_D;
};


//多继承容易产生成员同名的情况
//通过使用类名作用域可以区分调用哪一个基类的成员
void test01()
{
    Son s;
    cout << "sizeof Son = " << sizeof(s) << endl;
    cout << s.Base1::m_A << endl;
    cout << s.Base2::m_A << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结： 多继承中如果父类中出现了同名情况，子类使用时候要加作用域

菱形继承

菱形继承概念：

​ 两个派生类继承同一个基类

​ 又有某个类同时继承者两个派生类

​ 这种继承被称为菱形继承，或者钻石继承

典型的菱形继承案例：

IMG_256

菱形继承问题：

  1. 羊继承了动物的数据，驼同样继承了动物的数据，当草泥马使用数据时，就会产生二义性。

  2. 草泥马继承自动物的数据继承了两份，其实我们应该清楚，这份数据我们只需要一份就可以。

示例：

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class Animal
{
public:
    int m_Age;
};

//继承前加virtual关键字后，变为虚继承
//此时公共的父类Animal称为虚基类
class Sheep : virtual public Animal {};
class Tuo   : virtual public Animal {};
class SheepTuo : public Sheep, public Tuo {};

void test01()
{
    SheepTuo st;
    st.Sheep::m_Age = 100;
    st.Tuo::m_Age = 200;

    //都是200
    cout << "st.Sheep::m_Age = " << st.Sheep::m_Age << endl;
    cout << "st.Tuo::m_Age = " <<  st.Tuo::m_Age << endl;
    cout << "st.m_Age = " << st.m_Age << endl;
}


int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 菱形继承带来的主要问题是子类继承两份相同的数据，导致资源浪费以及毫无意义
  • 利用虚继承可以解决菱形继承问题

多态

多态的基本概念

重载指的是在同一个类中，有多个同名方法，但是这些方法的参数列表不同。通过重载，可以让同一个方法名在不同情况下执行不同的操作。

重写指的是子类重新定义父类中的方法，使得子类中的方法覆盖父类中的同名方法。重写的方法必须具有相同的名称、返回类型和参数列表。

多态是cpp面向对象三大特性之一

多态分为两类

  • 静态多态: 函数重载 和 运算符重载属于静态多态，复用函数名
  • 动态多态: 派生类和虚函数实现运行时多态

静态多态和动态多态区别：

  • 静态多态的函数地址早绑定 - 编译阶段确定函数地址
  • 动态多态的函数地址晚绑定 - 运行阶段确定函数地址

下面通过案例进行讲解多态

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class Animal
{
public:
    //Speak函数就是虚函数
    //函数前面加上virtual关键字，变成虚函数，那么编译器在编译的时候就不能确定函数调用了。
    // 如果没有声明为virtual  sizeof该类对象占1字节内存
    // virtual 4字节（虚函数表指针）记录虚函数地址
    virtual void speak()
    {
        cout << "动物在说话" << endl;
    }
    virtual void eat(){
        cout<<"动物吃饭"<<endl;
    }
};

class Cat :public Animal
{
public:
    void speak()
    {
        cout << "小猫在说话" << endl;
    }
};

class Dog :public Animal
{
public:

    void speak()
    {
        cout << "小狗在说话" << endl;
    }

};
//我们希望传入什么对象，那么就调用什么对象的函数
//如果函数地址在编译阶段就能确定，那么静态联编
//如果函数地址在运行阶段才能确定，就是动态联编

void DoSpeak(Animal & animal)
{
    animal.speak();
}
//
//多态满足条件： 
//1、有继承关系
//2、子类重写父类中的虚函数
//多态使用：
//父类指针或引用指向子类对象

void test01()
{
    Cat cat;
    // 父类引用指向子类对象
    // Animal & animal=cat;
    DoSpeak(cat);


    Dog dog;
    DoSpeak(dog);
}


int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

注意：

  1. 假如子类B和子类C中不存在虚函数，那么这时他们将共用基类A的一张虚函数表;当子类中有虚函数时他们就需要各自产生一张虚函数表，并用各自的虚指针指向该表。由于子类对 speak作了重载，因此他们有三种不同的实现方式，函数地址也不尽相同，在使用的时候需要从各自类的虚函数表中去查找对应的 speak 地址。

  2. 对于虚函数 eat，子类都没有进行重载操作，所以基类和子类将共用一个 eat，该虚函数的地址会分别保存在两个类的虚函数表中，但他们的地址是相同的；

  3. 在使用animal调用 speak 的时候，程序发现animal是一个指针，并且现在正在调用一个虚函数叫做 speak，这时通过 animal->vptr 这个虚指针到类Cat的虚函数中找对应的虚函数地址，找到该地址以后，就用相应的虚函数来进行调用

  4. 如何从虚函数表中查找到 vfunc1 的地址？
    虚函数表中的内容是在编译的时候确定的，通过以下方式进行查找 (* p->vptr[n] )(p) 或者 (* (p->vptr)[n] )(p)，它的解读是：通过类对象指针p找到虚指针vptr，再查找到虚函数表中的第n个内容，并将他作为函数指针进行调用，调用时的入参是p(式子中的第二个p)，而这个p就是隐藏的this指针，这里的n也是在编译的时候确定的

总结：

多态满足条件

  • 有继承关系
  • 子类重写父类中的虚函数

多态使用条件

  • 父类指针或引用指向子类对象

重写：函数返回值类型 函数名 参数列表 完全一致称为重写（区分重载，在同一作用域）

虚函数

C++虚函数是一种特殊的成员函数，用于实现运行时多态。在C++中，当使用一个指向基类对象的指针或引用来调用一个虚函数时，实际上会根据对象的实际类型来调用相应的派生类中的虚函数，而不是调用基类中的虚函数。

虚函数的实现原理是通过虚函数表（vtable）和虚函数指针（vptr）来实现的。每个包含虚函数的类都有一个虚函数表，该表包含了类中所有的虚函数的地址。在每个对象中，都有一个指向该对象所属类的虚函数表的指针，该指针称为虚函数指针。当调用一个虚函数时，实际上是通过对象的虚函数指针找到该对象所属类的虚函数表，并根据函数的偏移量找到相应的函数地址，然后调用该函数。

当一个类派生自另一个类时，它会继承基类的虚函数表，并在自己的虚函数表中添加新的虚函数。如果派生类覆盖了基类中的某个虚函数，它将在自己的虚函数表中用自己的函数地址替换该函数在基类虚函数表中的地址。因此，当使用一个指向派生类对象的指针或引用来调用虚函数时，会使用派生类的虚函数表中的地址来调用相应的函数。

虚函数的实现可以使C++中的继承和多态更加灵活和方便。但是，由于需要维护虚函数表和虚函数指针，虚函数会带来一些额外的开销和复杂性。因此，在设计和使用C++类时需要考虑虚函数的使用场景和性能影响。

多态案例一-计算器类

案例描述：

分别利用普通写法和多态技术，设计实现两个操作数进行运算的计算器类

多态的优点：

  • 代码组织结构清晰
  • 可读性强
  • 利于前期和后期的扩展以及维护

示例：

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//普通实现
class Calculator {
public:
    int getResult(string oper)
    {
        if (oper == "+") {
            return m_Num1 + m_Num2;
        }
        else if (oper == "-") {
            return m_Num1 - m_Num2;
        }
        else if (oper == "*") {
            return m_Num1 * m_Num2;
        }
        //如果要提供新的运算，需要修改源码
    }
public:
    int m_Num1;
    int m_Num2;
};

void test01()
{
    //普通实现测试
    Calculator c;
    c.m_Num1 = 10;
    c.m_Num2 = 10;
    cout << c.m_Num1 << " + " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("+") << endl;

    cout << c.m_Num1 << " - " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("-") << endl;

    cout << c.m_Num1 << " * " << c.m_Num2 << " = " << c.getResult("*") << endl;
}



//多态实现
//抽象计算器类
//多态优点：代码组织结构清晰，可读性强，利于前期和后期的扩展以及维护
class AbstractCalculator
{
public :

    virtual int getResult()
    {
        return 0;
    }

    int m_Num1;
    int m_Num2;
};

//加法计算器
class AddCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
    int getResult()
    {
        return m_Num1 + m_Num2;
    }
};

//减法计算器
class SubCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
    int getResult()
    {
        return m_Num1 - m_Num2;
    }
};

//乘法计算器
class MulCalculator :public AbstractCalculator
{
public:
    int getResult()
    {
        return m_Num1 * m_Num2;
    }
};


void test02()
{
    //创建加法计算器
    AbstractCalculator *abc = new AddCalculator;
    abc->m_Num1 = 10;
    abc->m_Num2 = 10;
    cout << abc->m_Num1 << " + " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
    delete abc;  //用完了记得销毁

    //创建减法计算器
    abc = new SubCalculator;
    abc->m_Num1 = 10;
    abc->m_Num2 = 10;
    cout << abc->m_Num1 << " - " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
    delete abc;  

    //创建乘法计算器
    abc = new MulCalculator;
    abc->m_Num1 = 10;
    abc->m_Num2 = 10;
    cout << abc->m_Num1 << " * " << abc->m_Num2 << " = " << abc->getResult() << endl;
    delete abc;
}

int main() {

    //test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：cpp开发提倡利用多态设计程序架构，因为多态优点很多

纯虚函数和抽象类

在多态中，通常父类中虚函数的实现是毫无意义的，主要都是调用子类重写的内容

因此可以将虚函数改为纯虚函数

纯虚函数语法：virtual 返回值类型 函数名 （参数列表）= 0;

当类中有了纯虚函数，这个类也称为==抽象类==

抽象类特点：

  • ==无法实例化对象==
  • 子类必须重写抽象类中的纯虚函数，否则也属于抽象类

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class Base
{
public:
    //纯虚函数
    //类中只要有一个纯虚函数就称为抽象类
    //抽象类无法实例化对象
    //子类必须重写父类中的纯虚函数，否则也属于抽象类
    virtual void func() = 0;
};

class Son :public Base
{
public:
    virtual void func() 
    {
        cout << "func调用" << endl;
    };
};

void test01()
{
    Base * base = NULL;
    //base = new Base; // 错误，抽象类无法实例化对象
    base = new Son;
    base->func();
    delete base;//记得销毁
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

多态案例二-制作饮品

案例描述：

制作饮品的大致流程为：煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料

利用多态技术实现本案例，提供抽象制作饮品基类，提供子类制作咖啡和茶叶

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//抽象制作饮品
class AbstractDrinking {
public:
    //烧水
    virtual void Boil() = 0;
    //冲泡
    virtual void Brew() = 0;
    //倒入杯中
    virtual void PourInCup() = 0;
    //加入辅料
    virtual void PutSomething() = 0;
    //规定流程
    void MakeDrink() {
        Boil();
        Brew();
        PourInCup();
        PutSomething();
    }
};

//制作咖啡
class Coffee : public AbstractDrinking {
public:
    //烧水
    virtual void Boil() {
        cout << "煮农夫山泉!" << endl;
    }
    //冲泡
    virtual void Brew() {
        cout << "冲泡咖啡!" << endl;
    }
    //倒入杯中
    virtual void PourInCup() {
        cout << "将咖啡倒入杯中!" << endl;
    }
    //加入辅料
    virtual void PutSomething() {
        cout << "加入牛奶!" << endl;
    }
};

//制作茶水
class Tea : public AbstractDrinking {
public:
    //烧水
    virtual void Boil() {
        cout << "煮自来水!" << endl;
    }
    //冲泡
    virtual void Brew() {
        cout << "冲泡茶叶!" << endl;
    }
    //倒入杯中
    virtual void PourInCup() {
        cout << "将茶水倒入杯中!" << endl;
    }
    //加入辅料
    virtual void PutSomething() {
        cout << "加入枸杞!" << endl;
    }
};

//业务函数
void DoWork(AbstractDrinking* drink) {
    drink->MakeDrink();
    delete drink;
}

void test01() {
    DoWork(new Coffee);
    cout << "--------------" << endl;
    //DoWork(new Tea()); // 也可以
    DoWork(new Tea);
}


int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

虚析构和纯虚析构

==多态使用时，如果子类中有属性开辟到堆区，那么父类指针在释放时无法调用到子类的析构代码==

解决方式：将父类中的析构函数改为虚析构或者纯虚析构

虚析构和纯虚析构共性：

  • 可以解决父类指针释放子类对象
  • 都需要有具体的函数实现

虚析构和纯虚析构区别：

  • 如果是纯虚析构，该类属于抽象类，无法实例化对象

虚析构语法：

virtual ~类名(){}

纯虚析构语法：

virtual ~类名() = 0;

类名::~类名(){}

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class Animal {
public:

    Animal()
    {
        cout << "Animal 构造函数调用！" << endl;
    }
    virtual void Speak() = 0;

    //析构函数加上virtual关键字，变成虚析构函数
    //virtual ~Animal()
    //{
    //    cout << "Animal虚析构函数调用！" << endl;
    //}


    virtual ~Animal() = 0;
};
// 纯虚析构既要有声明，也要有实现（基类对象也可能在堆区开辟内存）
// 基类的虚函数可以只声明
Animal::~Animal()
{
    cout << "Animal 纯虚析构函数调用！" << endl;
}

//和包含普通纯虚函数的类一样，包含了纯虚析构函数的类也是一个抽象类。不能够被实例化。

class Cat : public Animal {
public:
    Cat(string name)
    {
        cout << "Cat构造函数调用！" << endl;
        m_Name = new string(name);
    }
    virtual void Speak()
    {
        cout << *m_Name <<  "小猫在说话!" << endl;
    }
    ~Cat()
    {
        cout << "Cat析构函数调用!" << endl;
        if (this->m_Name != NULL) {
            delete m_Name;
            m_Name = NULL;
        }
    }

public:
    string *m_Name;
};

void test01()
{
    Animal *animal = new Cat("Tom");
    animal->Speak();

    //通过父类指针去释放，会导致子类对象可能清理不干净，造成内存泄漏
    //怎么解决？给基类增加一个虚析构函数
    //虚析构函数就是用来解决通过父类指针释放子类对象
    delete animal;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

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总结：

​ 1. 虚析构或纯虚析构就是用来解决通过父类指针释放子类对象

​ 2. 如果子类中没有堆区数据，可以不写为虚析构或纯虚析构

​ 3. 拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类

多态案例三-电脑组装

案例描述：

电脑主要组成部件为 CPU（用于计算），显卡（用于显示），内存条（用于存储）

将每个零件封装出抽象基类，并且提供不同的厂商生产不同的零件，例如Intel厂商和Lenovo厂商

创建电脑类提供让电脑工作的函数，并且调用每个零件工作的接口

测试时组装三台不同的电脑进行工作

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#include<iostream>
using namespace std;

//抽象CPU类
class CPU
{
public:
    //抽象的计算函数
    virtual void calculate() = 0;
};

//抽象显卡类
class VideoCard
{
public:
    //抽象的显示函数
    virtual void display() = 0;
};

//抽象内存条类
class Memory
{
public:
    //抽象的存储函数
    virtual void storage() = 0;
};

//电脑类
class Computer
{
public:
    Computer(CPU * cpu, VideoCard * vc, Memory * mem)
    {
        m_cpu = cpu;
        m_vc = vc;
        m_mem = mem;
    }

    //提供工作的函数
    void work()
    {
        //让零件工作起来，调用接口
        m_cpu->calculate();

        m_vc->display();

        m_mem->storage();
    }

    //提供析构函数 释放3个电脑零件
    ~Computer()
    {

        //释放CPU零件
        if (m_cpu != NULL)
        {
            delete m_cpu;
            m_cpu = NULL;
        }

        //释放显卡零件
        if (m_vc != NULL)
        {
            delete m_vc;
            m_vc = NULL;
        }

        //释放内存条零件
        if (m_mem != NULL)
        {
            delete m_mem;
            m_mem = NULL;
        }
    }

private:

    CPU * m_cpu; //CPU的零件指针
    VideoCard * m_vc; //显卡零件指针
    Memory * m_mem; //内存条零件指针
};

//具体厂商
//Intel厂商
class IntelCPU :public CPU
{
public:
    virtual void calculate()
    {
        cout << "Intel的CPU开始计算了！" << endl;
    }
};

class IntelVideoCard :public VideoCard
{
public:
    virtual void display()
    {
        cout << "Intel的显卡开始显示了！" << endl;
    }
};

class IntelMemory :public Memory
{
public:
    virtual void storage()
    {
        cout << "Intel的内存条开始存储了！" << endl;
    }
};

//Lenovo厂商
class LenovoCPU :public CPU
{
public:
    virtual void calculate()
    {
        cout << "Lenovo的CPU开始计算了！" << endl;
    }
};

class LenovoVideoCard :public VideoCard
{
public:
    virtual void display()
    {
        cout << "Lenovo的显卡开始显示了！" << endl;
    }
};

class LenovoMemory :public Memory
{
public:
    virtual void storage()
    {
        cout << "Lenovo的内存条开始存储了！" << endl;
    }
};


void test01()
{
    //第一台电脑零件
    CPU * intelCpu = new IntelCPU;
    VideoCard * intelCard = new IntelVideoCard;
    Memory * intelMem = new IntelMemory;

    cout << "第一台电脑开始工作：" << endl;
    //创建第一台电脑
    Computer * computer1 = new Computer(intelCpu, intelCard, intelMem);
    computer1->work();
    // mew 的数据需要主动释放
    delete computer1;

    cout << "-----------------------" << endl;
    cout << "第二台电脑开始工作：" << endl;
    //第二台电脑组装
    Computer * computer2 = new Computer(new LenovoCPU, new LenovoVideoCard, new LenovoMemory);;
    computer2->work();
    delete computer2;

    cout << "-----------------------" << endl;
    cout << "第三台电脑开始工作：" << endl;
    //第三台电脑组装
    Computer * computer3 = new Computer(new LenovoCPU, new IntelVideoCard, new LenovoMemory);;
    computer3->work();
    delete computer3;

}

文件操作

程序运行时产生的数据都属于临时数据，程序一旦运行结束都会被释放

通过文件可以将数据持久化

cpp中对文件操作需要包含头文件 ==< fstream >==

文件类型分为两种：

  1. 文本文件 - 文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中
  2. 二进制文件 - 文件以文本的二进制形式存储在计算机中，用户一般不能直接读懂它们

操作文件的三大类:

  1. ofstream：写操作
  2. ifstream： 读操作
  3. fstream ： 读写操作

文本文件

写文件

写文件步骤如下：

  1. 包含头文件

    #include <fstream>

  2. 创建流对象

    ofstream ofs;

  3. 打开文件

    ofs.open(“文件路径”,打开方式);

  4. 写数据

    ofs << “写入的数据”;

  5. 关闭文件

    ofs.close();

文件打开方式：

打开方式 解释
ios::in 为读文件而打开文件
ios::out 为写文件而打开文件
ios::ate 初始位置：文件尾
ios::app 追加方式写文件
ios::trunc 如果文件存在先删除，再创建
ios::binary 二进制方式

注意： 文件打开方式可以配合使用，利用|操作符

例如：用二进制方式写文件 ios::binary | ios:: out

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#include <fstream>

void test01()
{
    ofstream ofs;
    ofs.open("test.txt", ios::out);

    ofs << "姓名：张三" << endl;
    ofs << "性别：男" << endl;
    ofs << "年龄：18" << endl;

    ofs.close();
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 文件操作必须包含头文件 fstream
  • 读文件可以利用 ofstream ，或者fstream类
  • 打开文件时候需要指定操作文件的路径，以及打开方式
  • 利用<<可以向文件中写数据
  • 操作完毕，要关闭文件

读文件

读文件与写文件步骤相似，但是读取方式相对于比较多

读文件步骤如下：

  1. 包含头文件

    #include <fstream>

  2. 创建流对象

    ifstream ifs;

  3. 打开文件并判断文件是否打开成功

    ifs.open(“文件路径”,打开方式);

  4. 读数据

    四种方式读取

  5. 关闭文件

    ifs.close();

示例：

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#include <fstream>
#include <string>
void test01()
{
    ifstream ifs;
    ifs.open("test.txt", ios::in);

    if (!ifs.is_open())
    {
        cout << "文件打开失败" << endl;
        return;
    }

    //第一种方式
    //char buf[1024] = { 0 };
    //while (ifs >> buf)
    //{
    //    cout << buf << endl;
    //}

    //第二种
    //char buf[1024] = { 0 };
    //while (ifs.getline(buf,sizeof(buf)))
    //{
    //    cout << buf << endl;
    //}

    //第三种
    //string buf;
    //while (getline(ifs, buf))
    //{
    //    cout << buf << endl;
    //}

    char c;
    while ((c = ifs.get()) != EOF)
    {
        cout << c;
    }

    ifs.close();


}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 读文件可以利用 ifstream ，或者fstream类
  • 利用is_open函数可以判断文件是否打开成功
  • close 关闭文件

二进制文件

以二进制的方式对文件进行读写操作

打开方式要指定为 ==ios::binary==

写文件

二进制方式写文件主要利用流对象调用成员函数write

函数原型 ：ostream& write(const char * buffer,int len);

参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数

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#include <fstream>
#include <string>

class Person
{
public:
    char m_Name[64];
    int m_Age;
};

//二进制文件  写文件
void test01()
{
    //1、包含头文件

    //2、创建输出流对象
    ofstream ofs("person.txt", ios::out | ios::binary);

    //3、打开文件
    //ofs.open("person.txt", ios::out | ios::binary);

    Person p = {"张三"  , 18};

    //4、写文件
    ofs.write((const char *)&p, sizeof(p));

    //5、关闭文件
    ofs.close();
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 文件输出流对象 可以通过write函数，以二进制方式写数据

读文件

二进制方式读文件主要利用流对象调用成员函数read

函数原型：istream& read(char *buffer,int len);

参数解释：字符指针buffer指向内存中一段存储空间。len是读写的字节数

示例：

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#include <fstream>
#include <string>

class Person
{
public:
    char m_Name[64];
    int m_Age;
};

void test01()
{
    ifstream ifs("person.txt", ios::in | ios::binary);
    if (!ifs.is_open())
    {
        cout << "文件打开失败" << endl;
    }

    Person p;
    ifs.read((char *)&p, sizeof(p));

    cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄： " << p.m_Age << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}
  • 文件输入流对象 可以通过read函数，以二进制方式读数据

3. cpp提高编程

  • 本阶段主要针对cpp==泛型编程==和==STL==技术做详细讲解，探讨cpp更深层的使用

模板

模板的概念

模板就是建立通用的模具，大大提高复用性

模板的特点：

  • 模板不可以直接使用，它只是一个框架
  • 模板的通用并不是万能的

函数模板

  • cpp另一种编程思想称为 ==泛型编程== ，主要利用的技术就是模板

  • cpp提供两种模板机制:函数模板和类模板

函数模板语法

函数模板作用：

建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法： 

1
2
template<typename T>
函数声明或定义

解释：

template — 声明创建模板

typename — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

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//交换整型函数
void swapInt(int& a, int& b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

//交换浮点型函数
void swapDouble(double& a, double& b) {
    double temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

//利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

void test01()
{
    int a = 10;
    int b = 20;

    //swapInt(a, b);

    //利用模板实现交换
    //1、自动类型推导
    mySwap(a, b);

    //2、显示指定类型
    mySwap<int>(a, b);

    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 函数模板利用关键字 template
  • 使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型
  • 模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化

函数模板注意事项

注意事项：

  • 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用

  • 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用

示例：

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//利用模板提供通用的交换函数
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}


// 1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
void test01()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    char c = 'c';

    mySwap(a, b); // 正确，可以推导出一致的T
    //mySwap(a, c); // 错误，推导不出一致的T类型
}


// 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template<class T>
void func()
{
    cout << "func 调用" << endl;
}

void test02()
{
    //func(); //错误，模板不能独立使用，必须确定出T的类型
    func<int>(); //利用显示指定类型的方式，给T一个类型，才可以使用该模板
}

int main() {

    test01();
    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 使用模板时必须确定出通用数据类型T，并且能够推导出一致的类型

函数模板案例

案例描述：

  • 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
  • 排序规则从大到小，排序算法为选择排序
  • 分别利用char数组和int数组进行测试

示例：

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//交换的函数模板
template<typename T>
void mySwap(T &a, T&b)
{
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}


template<class T> // 也可以替换成typename
//利用选择排序，进行对数组从大到小的排序
void mySort(T arr[], int len)
{
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        int max = i; //最大数的下标
        for (int j = i + 1; j < len; j++)
        {
            if (arr[max] < arr[j])
            {
                max = j;
            }
        }
        if (max != i) //如果最大数的下标不是i，交换两者
        {
            mySwap(arr[max], arr[i]);
        }
    }
}
template<typename T>
void printArray(T arr[], int len) {

    for (int i = 0; i < len; i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}
void test01()
{
    //测试char数组
    char charArr[] = "bdcfeagh";
    int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
    mySort(charArr, num);
    printArray(charArr, num);
}

void test02()
{
    //测试int数组
    int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6 };
    int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
    mySort(intArr, num);
    printArray(intArr, num);
}

int main() {

    test01();
    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：模板可以提高代码复用，需要熟练掌握

普通函数与函数模板的区别

普通函数与函数模板区别：

  • 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
  • 函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
  • 如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

示例：

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//普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{
    return a + b;
}

//函数模板
template<class T>
T myAdd02(T a, T b)  
{
    return a + b;
}

//使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换
void test01()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    char c = 'c';

    cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型  'c' 对应 ASCII码 99

    //myAdd02(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换

    myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T

普通函数与函数模板的调用规则

调用规则如下：

  1. 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
  2. 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
  3. 函数模板也可以发生重载
  4. 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板

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//普通函数与函数模板调用规则
void myPrint(int a, int b)
{
    cout << "调用的普通函数" << endl;
}

template<typename T>
void myPrint(T a, T b) 
{ 
    cout << "调用的模板" << endl;
}

template<typename T>
void myPrint(T a, T b, T c) 
{ 
    cout << "调用重载的模板" << endl; 
}

void test01()
{
    //1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
    // 注意 如果告诉编译器  普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到
    int a = 10;
    int b = 20;
    myPrint(a, b); //调用普通函数

    //2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
    myPrint<>(a, b); //调用函数模板

    //3、函数模板也可以发生重载
    int c = 30;
    myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板

    //4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
    char c1 = 'a';
    char c2 = 'b';
    myPrint(c1, c2); //调用函数模板
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性

模板的局限性

局限性：

  • 模板的通用性并不是万能的

例如：

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template<class T>
void f(T a, T b)
{ 
    a = b;
}

在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了

再例如：

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template<class T>
void f(T a, T b)
{ 
    if(a > b) { ... }
}

在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，也无法正常运行

因此cpp为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板

示例：

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#include<iostream>
using namespace std;

#include <string>

class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};

//普通函数模板
template<class T>
bool myCompare(T& a, T& b)
{
    if (a == b)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}


//具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型
//具体化优先于常规模板
template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2)
{
    if ( p1.m_Name  == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
    {
        return true;
    }
    else
    {
        return false;
    }
}

void test01()
{
    int a = 10;
    int b = 20;
    //内置数据类型可以直接使用通用的函数模板
    bool ret = myCompare(a, b);
    if (ret)
    {
        cout << "a == b " << endl;
    }
    else
    {
        cout << "a != b " << endl;
    }
}

void test02()
{
    Person p1("Tom", 10);
    Person p2("Tom", 10);
    //自定义数据类型，不会调用普通的函数模板
    //可以创建具体化的Person数据类型的模板，用于特殊处理这个类型
    bool ret = myCompare(p1, p2);
    if (ret)
    {
        cout << "p1 == p2 " << endl;
    }
    else
    {
        cout << "p1 != p2 " << endl;
    }
}

int main() {

    test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
  • 学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板

类模板

类模板语法

类模板作用：

  • 建立一个通用类，类中的成员 数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法： 

1
2
template<typename T>
类

解释：

template — 声明创建模板

typename — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

示例：

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#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType> 
class Person
{
public:
    Person(NameType name, AgeType age)
    {
        this->mName = name;
        this->mAge = age;
    }
    void showPerson()
    {
        cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
    }
public:
    NameType mName;
    AgeType mAge;
};

void test01()
{
    // 指定NameType 为string类型，AgeType 为 int类型
    Person<string, int>P1("孙悟空", 999);
    P1.showPerson();
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：类模板和函数模板语法相似，在声明模板template后面加类，此类称为类模板

类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别主要有两点：

  1. 类模板没有自动类型推导的使用方式
  2. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数

示例：

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#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person
{
public:
    Person(NameType name, AgeType age)
    {
        this->mName = name;
        this->mAge = age;
    }
    void showPerson()
    {
        cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
    }
public:
    NameType mName;
    AgeType mAge;
};

//1、类模板没有自动类型推导的使用方式
void test01()
{
    // Person p("孙悟空", 1000); // 错误 类模板使用时候，不可以用自动类型推导
    Person <string ,int>p("孙悟空", 1000); //必须使用显示指定类型的方式，使用类模板
    p.showPerson();
}

//2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02()
{
    Person <string> p("猪八戒", 999); //类模板中的模板参数列表 可以指定默认参数
    p.showPerson();
}

int main() {

    test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 类模板使用只能用显示指定类型方式
  • 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：

  • 普通类中的成员函数一开始就可以创建
  • 类模板中的成员函数在调用时才创建

示例：

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class Person1
{
public:
    void showPerson1()
    {
        cout << "Person1 show" << endl;
    }
};

class Person2
{
public:
    void showPerson2()
    {
        cout << "Person2 show" << endl;
    }
};

template<class T>
class MyClass
{
public:
    T obj;

    //类模板中的成员函数，并不是一开始就创建的，而是在模板调用时再生成

    void fun1() { obj.showPerson1(); }
    void fun2() { obj.showPerson2(); }

};

void test01()
{
    MyClass<Person1> m;

    m.fun1();

    //m.fun2();//编译会出错，说明函数调用才会去创建成员函数
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建

类模板对象做函数参数

学习目标：

  • 类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

一共有三种传入方式：

  1. 指定传入的类型 — 直接显示对象的数据类型
  2. 参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递
  3. 整个类模板化 — 将这个对象类型 模板化进行传递

示例：

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#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person
{
public:
    Person(NameType name, AgeType age)
    {
        this->mName = name;
        this->mAge = age;
    }
    void showPerson()
    {
        cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
    }
public:
    NameType mName;
    AgeType mAge;
};

//1、指定传入的类型
void printPerson1(Person<string, int> &p) 
{
    p.showPerson();
}
void test01()
{
    Person <string, int >p("孙悟空", 100);
    printPerson1(p);
}

//2、参数模板化
template <class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{
    p.showPerson();
    cout << "T1的类型为： " << typeid(T1).name() << endl;
    cout << "T2的类型为： " << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
    Person <string, int >p("猪八戒", 90);
    printPerson2(p);
}

//3、整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T & p)
{
    cout << "T的类型为： " << typeid(T).name() << endl;
    p.showPerson();

}
void test03()
{
    Person <string, int >p("唐僧", 30);
    printPerson3(p);
}

int main() {

    test01();
    test02();
    test03();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参
  • 使用比较广泛是第一种：指定传入的类型

类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：

  • 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型
  • 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
  • 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板

示例：

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template<class T>
class Base
{
    T m;
};

//class Son:public Base  //错误，cpp编译需要给子类分配内存，必须知道父类中T的类型才可以向下继承
class Son :public Base<int> //必须指定一个类型
{
};
void test01()
{
    Son c;
}

//类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>
{
public:
    Son2()
    {
        cout << typeid(T1).name() << endl;
        cout << typeid(T2).name() << endl;
    }
};

void test02()
{
    Son2<int, char> child1;
}


int main() {

    test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型

类模板成员函数类外实现

学习目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现

示例：

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#include <string>

//类模板中成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
    //成员函数类内声明
    Person(T1 name, T2 age);
    void showPerson();

public:
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
    this->m_Name = name;
    this->m_Age = age;
}

//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
    cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

void test01()
{
    Person<string, int> p("Tom", 20);
    p.showPerson();
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表Person<T1, T2>::

<T1, T2>

类模板分文件编写

学习目标：

  • 掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式

问题：

  • 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

解决：

  • 解决方式1：直接包含.cpp源文件
  • 解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制

示例：

person.hpp中代码：

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#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

template<class T1, class T2>
class Person {
public:
    Person(T1 name, T2 age);
    void showPerson();
public:
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
    this->m_Name = name;
    this->m_Age = age;
}

//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
    cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

类模板分文件编写.cpp中代码

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#include<iostream>
using namespace std;

//#include "person.h"
#include "person.cpp" //解决方式1，包含cpp源文件

//解决方式2，将声明和实现写到一起，文件后缀名改为.hpp
#include "person.hpp"
void test01()
{
    Person<string, int> p("Tom", 10);
    p.showPerson();
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp

类模板与友元

学习目标：

  • 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现

全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可

全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在

示例：

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#include <string>

//2、全局函数配合友元  类外实现 - 先做函数模板声明，下方在做函数模板定义，在做友元
template<class T1, class T2> class Person;

//如果声明了函数模板，可以将实现写到后面，否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到
//template<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p); 

template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> & p)
{
    cout << "类外实现 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
}

template<class T1, class T2>
class Person
{
    //1、全局函数配合友元   类内实现
    friend void printPerson(Person<T1, T2> & p)
    {
        cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
    }


    //全局函数配合友元  类外实现
    //加空模板参数列表
    friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> & p);

public:

    Person(T1 name, T2 age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }


private:
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;

};

//1、全局函数在类内实现
void test01()
{
    Person <string, int >p("Tom", 20);
    printPerson(p);
}


//2、全局函数在类外实现
void test02()
{
    Person <string, int >p("Jerry", 30);
    printPerson2(p);
}

int main() {

    //test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别

类模板案例

案例描述: 实现一个通用的数组类，要求如下：

  • 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
  • 将数组中的数据存储到堆区
  • 构造函数中可以传入数组的容量
  • 提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
  • 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
  • 可以通过下标的方式访问数组中的元素
  • 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

示例：

myArray.hpp中代码

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#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

template<class T>
class MyArray
{
public:

    //构造函数
    MyArray(int capacity)
    {
        this->m_Capacity = capacity;
        this->m_Size = 0;
        pAddress = new T[this->m_Capacity];
    }

    //拷贝构造
    MyArray(const MyArray & arr)
    {
        this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
        this->m_Size = arr.m_Size;

        //this->pAddress= arr.pAddress; // 若指针这样简单赋值，会发生浅拷贝问题
        this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
        for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
        {
            //如果T为对象，而且还包含指针，必须需要重载 = 操作符，因为这个等号不是 构造 而是赋值，
            // 普通类型可以直接= 但是指针类型需要深拷贝
            this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
        }
    }

    //重载= 操作符  防止浅拷贝问题
    MyArray& operator=(const MyArray& myarray) {
        // 判断堆区是否已经存在数据，释放
        if (this->pAddress != NULL) {
            delete[] this->pAddress;
            this->m_Capacity = 0;
            this->m_Size = 0;
        }

        this->m_Capacity = myarray.m_Capacity;
        this->m_Size = myarray.m_Size;
        this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
        for (int i = 0; i < this->m_Size; i++) {
            this->pAddress[i] = myarray[i];
        }
        return *this;
    }

    //重载[] 操作符  arr[0]
    T& operator [](int index)
    {
        return this->pAddress[index]; //不考虑越界，用户自己去处理
    }

    //尾插法
    void Push_back(const T & val)
    {
        if (this->m_Capacity == this->m_Size)
        {
            return;
        }
        this->pAddress[this->m_Size] = val;
        this->m_Size++;
    }

    //尾删法
    void Pop_back()
    {
        if (this->m_Size == 0)
        {
            return;
        }
        this->m_Size--;
    }

    //获取数组容量
    int getCapacity()
    {
        return this->m_Capacity;
    }

    //获取数组大小
    int    getSize()
    {
        return this->m_Size;
    }


    //析构
    ~MyArray()
    {
        if (this->pAddress != NULL)
        {
            delete[] this->pAddress;
            this->pAddress = NULL;
            this->m_Capacity = 0;
            this->m_Size = 0;
        }
    }

private:
    T * pAddress;  //指向一个堆空间，这个空间存储真正的数据
    int m_Capacity; //容量
    int m_Size;   // 大小
};

类模板案例—数组类封装.cpp中

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#include "myArray.hpp"
#include <string>

void printIntArray(MyArray<int>& arr) {
    for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++) {
        cout << arr[i] << " ";
    }
    cout << endl;
}

//测试内置数据类型
void test01()
{
    MyArray<int> array1(10);
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        array1.Push_back(i);
    }
    cout << "array1打印输出：" << endl;
    printIntArray(array1);
    cout << "array1的大小：" << array1.getSize() << endl;
    cout << "array1的容量：" << array1.getCapacity() << endl;

    cout << "--------------------------" << endl;

    MyArray<int> array2(array1);
    array2.Pop_back();
    cout << "array2打印输出：" << endl;
    printIntArray(array2);
    cout << "array2的大小：" << array2.getSize() << endl;
    cout << "array2的容量：" << array2.getCapacity() << endl;
}

//测试自定义数据类型
class Person {
public:
    Person() {} 
        Person(string name, int age) {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
public:
    string m_Name;
    int m_Age;
};

void printPersonArray(MyArray<Person>& personArr)
{
    for (int i = 0; i < personArr.getSize(); i++) {
        cout << "姓名：" << personArr[i].m_Name << " 年龄： " << personArr[i].m_Age << endl;
    }

}

void test02()
{
    //创建数组
    MyArray<Person> pArray(10);
    Person p1("孙悟空", 30);
    Person p2("韩信", 20);
    Person p3("妲己", 18);
    Person p4("王昭君", 15);
    Person p5("赵云", 24);

    //插入数据
    pArray.Push_back(p1);
    pArray.Push_back(p2);
    pArray.Push_back(p3);
    pArray.Push_back(p4);
    pArray.Push_back(p5);

    printPersonArray(pArray);

    cout << "pArray的大小：" << pArray.getSize() << endl;
    cout << "pArray的容量：" << pArray.getCapacity() << endl;

}

int main() {

    //test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

能够利用所学知识点实现通用的数组

STL初识

STL的诞生

  • 长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西

  • cpp的面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升

  • 大多情况下，数据结构和算法都未能有一套标准,导致被迫从事大量重复工作

  • 为了建立数据结构和算法的一套标准,诞生了STL

STL基本概念

  • STL(Standard Template Library,标准模板库)
  • STL 从广义上分为: 容器(container) 算法(algorithm) 迭代器(iterator)
  • 容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接。
  • STL 几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数

STL六大组件

STL大体分为六大组件，分别是:容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器

  1. 容器：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等,用来存放数据。
  2. 算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each等
  3. 迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂。
  4. 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。
  5. 适配器：一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西。
  6. 空间配置器：负责空间的配置与管理。

STL中容器、算法、迭代器

容器：置物之所也

STL容器就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来

常用的数据结构：数组, 链表,树, 栈, 队列, 集合, 映射表 等

这些容器分为序列式容器和关联式容器两种:

​ 序列式容器:强调值的排序，序列式容器中的每个元素均有固定的位置。
​ 关联式容器:二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系

算法：问题之解法也

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(Algorithms)

算法分为:质变算法和非质变算法。

质变算法：是指运算过程中会更改区间内的元素的内容。例如拷贝，替换，删除等等

非质变算法：是指运算过程中不会更改区间内的元素内容，例如查找、计数、遍历、寻找极值等等

迭代器：容器和算法之间粘合剂

提供一种方法，使之能够依序寻访某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表示方式。

每个容器都有自己专属的迭代器

迭代器使用非常类似于指针，初学阶段我们可以先理解迭代器为指针

迭代器种类：

种类 功能 支持运算
输入迭代器 对数据的只读访问 只读，支持++、==、！=
输出迭代器 对数据的只写访问 只写，支持++
前向迭代器 读写操作，并能向前推进迭代器 读写，支持++、==、！=
双向迭代器 读写操作，并能向前和向后操作 读写，支持++、–，
随机访问迭代器 读写操作，可以以跳跃的方式访问任意数据，功能最强的迭代器 读写，支持++、–、[n]、-n、<、<=、>、>=

常用的容器中迭代器种类为双向迭代器，和随机访问迭代器

容器算法迭代器初识

了解STL中容器、算法、迭代器概念之后，我们利用代码感受STL的魅力

STL中最常用的容器为Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器

vector存放内置数据类型

容器： vector

算法： for_each

迭代器： vector<int>::iterator

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#include <vector>
#include <algorithm>

void MyPrint(int val)
{
    cout << val << endl;
}

void test01() {

    //创建vector容器对象，并且通过模板参数指定容器中存放的数据的类型
    vector<int> v;
    //向容器中放数据
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);

    //每一个容器都有自己的迭代器，迭代器是用来遍历容器中的元素
    //v.begin()返回迭代器，这个迭代器指向容器中第一个数据
    //v.end()返回迭代器，这个迭代器指向容器元素的最后一个元素的下一个位置
    //vector<int>::iterator 拿到vector<int>这种容器的迭代器类型

    vector<int>::iterator pBegin = v.begin();
    vector<int>::iterator pEnd = v.end();

    //第一种遍历方式：
    while (pBegin != pEnd) {
        cout << *pBegin << endl;
        pBegin++;
    }


    //第二种遍历方式：
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << endl;
    }
    cout << endl;

    //第三种遍历方式：
    //使用STL提供标准遍历算法  头文件 algorithm
    //类似回调技术 MyPrint 底层实现用for循环调用该函数
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

Vector存放自定义数据类型

学习目标：vector中存放自定义数据类型，并打印输出

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#include <vector>
#include <string>

//自定义数据类型
class Person {
public:
    Person(string name, int age) {
        mName = name;
        mAge = age;
    }
public:
    string mName;
    int mAge;
};
//存放对象
void test01() {

    vector<Person> v;

    //创建数据
    Person p1("aaa", 10);
    Person p2("bbb", 20);
    Person p3("ccc", 30);
    Person p4("ddd", 40);
    Person p5("eee", 50);

    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);

    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << "Name:" << (*it).mName << " Age:" << (*it).mAge << endl;

    }
}

//放对象指针
void test02() {
    vector<Person*> v;
    //创建数据
    Person p1("aaa", 10);
    Person p2("bbb", 20);
    Person p3("ccc", 30);
    Person p4("ddd", 40);
    Person p5("eee", 50);

    v.push_back(&p1);
    v.push_back(&p2);
    v.push_back(&p3);
    v.push_back(&p4);
    v.push_back(&p5);

    for (vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        Person * p = (*it);
        cout << "Name:" << p->mName << " Age:" << (*it)->mAge << endl;
    }
}

int main() {
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

Vector容器嵌套容器

学习目标：容器中嵌套容器，我们将所有数据进行遍历输出

示例：

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#include <vector>

//容器嵌套容器
void test01() {

    vector< vector<int> >  v;

    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    vector<int> v3;
    vector<int> v4;

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        v1.push_back(i + 1);
        v2.push_back(i + 2);
        v3.push_back(i + 3);
        v4.push_back(i + 4);
    }

    //将容器元素插入到vector v中
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
    v.push_back(v4);


    for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {

        for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++) {
            cout << *vit << " ";
        }
        cout << endl;
    }

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

STL- 常用容器

string容器

string基本概念

本质：

  • string是cpp风格的字符串，而string本质上是一个类

string和char * 区别：

  • char * 是一个指针
  • string是一个类，类内部封装了char*，管理这个字符串，是一个char*型的容器。

特点：

string 类内部封装了很多成员方法

例如：查找find，拷贝copy，删除delete 替换replace，插入insert

string管理char*所分配的内存，不用担心复制越界和取值越界等，由类内部进行负责

string构造函数

构造函数原型：

  • string(); //创建一个空的字符串 例如: string str;
    string(const char* s); //使用字符串s初始化
  • string(const string& str); //使用一个string对象初始化另一个string对象
  • string(int n, char c); //使用n个字符c初始化

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#include <string>
//string构造
void test01()
{
    string s1; //创建空字符串，调用无参构造函数
    cout << "str1 = " << s1 << endl;

    const char* str = "hello world";
    string s2(str); //把c_string转换成了string

    cout << "str2 = " << s2 << endl;

    string s3(s2); //调用拷贝构造函数
    cout << "str3 = " << s3 << endl;

    string s4(10, 'a');
    cout << "str3 = " << s3 << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：string的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

string赋值操作

功能描述：

  • 给string字符串进行赋值

赋值的函数原型：

  • string& operator=(const char* s); //char*类型字符串 赋值给当前的字符串
  • string& operator=(const string &s); //把字符串s赋给当前的字符串
  • string& operator=(char c); //字符赋值给当前的字符串
  • string& assign(const char *s); //把字符串s赋给当前的字符串
  • string& assign(const char *s, int n); //把字符串s的前n个字符赋给当前的字符串
  • string& assign(const string &s); //把字符串s赋给当前字符串
  • string& assign(int n, char c); //用n个字符c赋给当前字符串

示例：

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//赋值
void test01()
{
    string str1;
    str1 = "hello world";
    cout << "str1 = " << str1 << endl;

    string str2;
    str2 = str1;
    cout << "str2 = " << str2 << endl;

    string str3;
    str3 = 'a';
    cout << "str3 = " << str3 << endl;

    string str4;
    str4.assign("hello cpp");
    cout << "str4 = " << str4 << endl;

    string str5;
    str5.assign("hello cpp",5);
    cout << "str5 = " << str5 << endl;


    string str6;
    str6.assign(str5);
    cout << "str6 = " << str6 << endl;

    string str7;
    str7.assign(5, 'x');
    cout << "str7 = " << str7 << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

​ string的赋值方式很多，operator= 这种方式是比较实用的

string字符串拼接

功能描述：

  • 实现在字符串末尾拼接字符串

函数原型：

  • string& operator+=(const char* str); //重载+=操作符
  • string& operator+=(const char c); //重载+=操作符
  • string& operator+=(const string& str); //重载+=操作符
  • string& append(const char *s); //把字符串s连接到当前字符串结尾
  • string& append(const char *s, int n); //把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾
  • string& append(const string &s); //同operator+=(const string& str)
  • string& append(const string &s, int pos, int n);//字符串s中从pos开始的n个字符连接到字符串结尾

示例：

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//字符串拼接
void test01()
{
    string str1 = "我";

    str1 += "爱玩游戏";

    cout << "str1 = " << str1 << endl;

    str1 += ':';

    cout << "str1 = " << str1 << endl;

    string str2 = "LOL DNF";

    str1 += str2;

    cout << "str1 = " << str1 << endl;

    string str3 = "I";
    str3.append(" love ");
    str3.append("game abcde", 4);
    //str3.append(str2);
    str3.append(str2, 4, 3); // 从下标4位置开始 ，截取3个字符，拼接到字符串末尾
    cout << "str3 = " << str3 << endl;
}
int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：字符串拼接的重载版本很多，初学阶段记住几种即可

string查找和替换

功能描述：

  • 查找：查找指定字符串是否存在
  • 替换：在指定的位置替换字符串

函数原型：

  • int find(const string& str, int pos = 0) const; //查找str第一次出现位置,从pos开始查找
  • int find(const char* s, int pos = 0) const; //查找s第一次出现位置,从pos开始查找
  • int find(const char* s, int pos, int n) const; //从pos位置查找s的前n个字符第一次位置
  • int find(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c第一次出现位置
  • int rfind(const string& str, int pos = npos) const; //查找str最后一次位置,从pos开始查找
  • int rfind(const char* s, int pos = npos) const; //查找s最后一次出现位置,从pos开始查找
  • int rfind(const char* s, int pos, int n) const; //从pos查找s的前n个字符最后一次位置
  • int rfind(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c最后一次出现位置
  • string& replace(int pos, int n, const string& str); //替换从pos开始n个字符为字符串str
  • string& replace(int pos, int n,const char* s); //替换从pos开始的n个字符为字符串s

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//查找和替换
void test01()
{
    //查找
    string str1 = "abcdefgde";

    int pos = str1.find("de");

    if (pos == -1)
    {
        cout << "未找到" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "pos = " << pos << endl;
    }


    pos = str1.rfind("de");

    cout << "pos = " << pos << endl;

}

void test02()
{
    //替换
    string str1 = "abcdefgde";
    str1.replace(1, 3, "1111");// a1111efgde

    cout << "str1 = " << str1 << endl;
}

int main() {

    //test01();
    //test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • find查找是从左往后，rfind从右往左
  • find找到字符串后返回查找的第一个字符位置，找不到返回-1
  • replace在替换时，要指定从哪个位置起，多少个字符，替换成什么样的字符串

string字符串比较

功能描述：

  • 字符串之间的比较

比较方式：

  • 字符串比较是按字符的ASCII码进行对比

= 返回 0

> 返回 1

< 返回 -1

函数原型：

  • int compare(const string &s) const; //与字符串s比较
  • int compare(const char *s) const; //与字符串s比较

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//字符串比较
void test01()
{

    string s1 = "hello";
    string s2 = "aello";

    int ret = s1.compare(s2);

    if (ret == 0) {
        cout << "s1 等于 s2" << endl;
    }
    else if (ret > 0)
    {
        cout << "s1 大于 s2" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "s1 小于 s2" << endl;
    }

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：字符串对比主要是用于比较两个字符串是否相等，判断谁大谁小的意义并不是很大

string字符存取

string中单个字符存取方式有两种

  • char& operator[](int n); //通过[]方式取字符
  • char& at(int n); //通过at方法获取字符

示例：

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void test01()
{
    string str = "hello world";

    for (int i = 0; i < str.size(); i++)
    {
        cout << str[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    for (int i = 0; i < str.size(); i++)
    {
        cout << str.at(i) << " ";
    }
    cout << endl;


    //字符修改
    str[0] = 'x';
    str.at(1) = 'x';
    cout << str << endl;

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：string字符串中单个字符存取有两种方式，利用 [ ] 或 at

string插入和删除

功能描述：

  • 对string字符串进行插入和删除字符操作

函数原型：

  • string& insert(int pos, const char* s); //插入字符串
  • string& insert(int pos, const string& str); //插入字符串
  • string& insert(int pos, int n, char c); //在指定位置插入n个字符c
  • string& erase(int pos, int n = npos); //删除从Pos开始的n个字符

示例：

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//字符串插入和删除
void test01()
{
    string str = "hello";
    str.insert(1, "111");
    cout << str << endl;// h111ello

    str.erase(1, 3);  //从1号位置开始3个字符
    cout << str << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：插入和删除的起始下标都是从0开始

string子串

功能描述：

  • 从字符串中获取想要的子串

函数原型：

  • string substr(int pos = 0, int n = npos) const; //返回由pos开始的n个字符组成的字符串

示例：

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//子串
void test01()
{

    string str = "abcdefg";
    string subStr = str.substr(1, 3);
    cout << "subStr = " << subStr << endl;// bcd

    string email = "hello@sina.com";
    int pos = email.find("@");// 5
    string username = email.substr(0, pos);
    cout << "username: " << username << endl; // hello

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：灵活的运用求子串功能，可以在实际开发中获取有效的信息

vector容器

vector基本概念

功能：

  • vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组

vector与普通数组区别：

  • 不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展

动态扩展：

  • 并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间

说明: 2015-11-10_151152

  • vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器

vector构造函数

功能描述：

  • 创建vector容器

函数原型：

  • vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
  • vector(v.begin(), v.end()); //将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
  • vector(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • vector(const vector &vec); //拷贝构造函数。

示例：

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}
void test01()
{
    vector<int> v1; //无参构造
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);

    vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v2);

    vector<int> v3(10, 100);
    printVector(v3);

    vector<int> v4(v3);
    printVector(v4);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：vector的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

vector赋值操作

功能描述：

  • 给vector容器进行赋值

函数原型：

  • vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符

  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

示例：

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

//赋值操作
void test01()
{
    vector<int> v1; //无参构造
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);

    vector<int>v2;
    v2 = v1;
    printVector(v2);

    vector<int>v3;
    v3.assign(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v3);

    vector<int>v4;
    v4.assign(10, 100);
    printVector(v4);
}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

总结： vector赋值方式比较简单，使用operator=，或者assign都可以

vector容量和大小

功能描述：

  • 对vector容器的容量和大小操作

函数原型：

  • empty(); //判断容器是否为空

  • capacity(); //容器的容量

  • size(); //返回容器中元素的个数

  • resize(int num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

  • resize(int num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

示例：

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);
    if (v1.empty())
    {
        cout << "v1为空" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "v1不为空" << endl;
        cout << "v1的容量 = " << v1.capacity() << endl;
        cout << "v1的大小 = " << v1.size() << endl;
    }

    //resize 重新指定大小 ，若指定的更大，默认用0填充新位置，可以利用重载版本替换默认填充
    v1.resize(15,10);
    printVector(v1);

    //resize 重新指定大小 ，若指定的更小，超出部分元素被删除
    v1.resize(5);
    printVector(v1);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 判断是否为空 — empty
  • 返回元素个数 — size
  • 返回容器容量 — capacity
  • 重新指定大小 — resize

vector插入和删除

功能描述：

  • 对vector容器进行插入、删除操作

函数原型：

  • push_back(ele); //尾部插入元素ele
  • pop_back(); //删除最后一个元素
  • insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素ele
  • insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele
  • erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素
  • erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
  • clear(); //删除容器中所有元素

示例：

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
    vector<int> v1;
    //尾插
    v1.push_back(10);
    v1.push_back(20);
    v1.push_back(30);
    v1.push_back(40);
    v1.push_back(50);
    printVector(v1);
    //尾删
    v1.pop_back();
    printVector(v1);
    //插入
    v1.insert(v1.begin(), 100);
    printVector(v1);

    v1.insert(v1.begin(), 2, 1000);
    printVector(v1);

    //删除
    v1.erase(v1.begin());
    printVector(v1);

    //清空
    v1.erase(v1.begin(), v1.end());
    v1.clear();
    printVector(v1);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 尾插 — push_back
  • 尾删 — pop_back
  • 插入 — insert (位置迭代器)
  • 删除 — erase （位置迭代器）
  • 清空 — clear

vector数据存取

功能描述：

  • 对vector中的数据的存取操作

函数原型：

  • at(int idx); //返回索引idx所指的数据
  • operator[]; //返回索引idx所指的数据
  • front(); //返回容器中第一个数据元素
  • back(); //返回容器中最后一个数据元素

示例：

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#include <vector>

void test01()
{
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }

    for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
    {
        cout << v1[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
    {
        cout << v1.at(i) << " ";
    }
    cout << endl;

    cout << "v1的第一个元素为： " << v1.front() << endl;
    cout << "v1的最后一个元素为： " << v1.back() << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 除了用迭代器获取vector容器中元素，[ ]和at也可以
  • front返回容器第一个元素
  • back返回容器最后一个元素

vector互换容器

功能描述：

  • 实现两个容器内元素进行互换

函数原型：

  • swap(vec); // 将vec与本身的元素互换

示例：

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    vector<int>v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);

    vector<int>v2;
    for (int i = 10; i > 0; i--)
    {
        v2.push_back(i);
    }
    printVector(v2);

    //互换容器
    cout << "互换后" << endl;
    v1.swap(v2);
    printVector(v1);
    printVector(v2);
}

void test02()
{
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        v.push_back(i);
    }

    cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

    v.resize(3);

    cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

    //收缩内存
    //vector<int>(v)匿名对象
    vector<int>(v).swap(v); //匿名对象

    cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
    cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
}

int main() {

    test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：swap可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存效果

vector预留空间

功能描述：

  • 减少vector在动态扩展容量时的扩展次数

函数原型：

  • reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

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#include <vector>

void test01()
{
    vector<int> v;

    //预留空间
    v.reserve(100000);

    int num = 0;
    int* p = NULL;
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        v.push_back(i);
        if (p != &v[0]) {
            p = &v[0];
            num++;
        }
    }

    cout << "num:" << num << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间

deque容器

deque容器基本概念

功能：

  • 双端数组，可以对头端进行插入删除操作

deque与vector区别：

  • vector对于头部的插入删除效率低，数据量越大，效率越低
  • deque相对而言，对头部的插入删除速度回比vector快
  • vector访问元素时的速度会比deque快,这和两者内部实现有关

说明: 2015-11-19_204101

deque内部工作原理:

deque内部有个中控器，维护每段缓冲区中的内容，缓冲区中存放真实数据

中控器维护的是每个缓冲区的地址，使得使用deque时像一片连续的内存空间

clip_image002-1547547896341

  • deque容器的迭代器也是支持随机访问的

deque构造函数

功能描述：

  • deque容器构造

函数原型：

  • deque<T> deqT; //默认构造形式
  • deque(beg, end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  • deque(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • deque(const deque &deq); //拷贝构造函数

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}
//deque构造
void test01() {

    deque<int> d1; //无参构造函数
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);
    deque<int> d2(d1.begin(),d1.end());
    printDeque(d2);

    deque<int>d3(10,100);
    printDeque(d3);

    deque<int>d4 = d3;
    printDeque(d4);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：deque容器和vector容器的构造方式几乎一致，灵活使用即可

deque赋值操作

功能描述：

  • 给deque容器进行赋值

函数原型：

  • deque& operator=(const deque &deq); //重载等号操作符

  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

示例：

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}
//赋值操作
void test01()
{
    deque<int> d1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);

    deque<int>d2;
    d2 = d1;
    printDeque(d2);

    deque<int>d3;
    d3.assign(d1.begin(), d1.end());
    printDeque(d3);

    deque<int>d4;
    d4.assign(10, 100);
    printDeque(d4);

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：deque赋值操作也与vector相同，需熟练掌握

deque大小操作

功能描述：

  • 对deque容器的大小进行操作

函数原型：

  • deque.empty(); //判断容器是否为空

  • deque.size(); //返回容器中元素的个数

  • deque.resize(num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以默认值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

  • deque.resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以elem值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

示例：

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
    deque<int> d1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);

    //判断容器是否为空
    if (d1.empty()) {
        cout << "d1为空!" << endl;
    }
    else {
        cout << "d1不为空!" << endl;
        //统计大小
        cout << "d1的大小为：" << d1.size() << endl;
    }

    //重新指定大小
    d1.resize(15, 1);
    printDeque(d1);

    d1.resize(5);
    printDeque(d1);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • deque没有容量的概念
  • 判断是否为空 — empty
  • 返回元素个数 — size
  • 重新指定个数 — resize

deque 插入和删除

功能描述：

  • 向deque容器中插入和删除数据

函数原型：

两端插入操作：

  • push_back(elem); //在容器尾部添加一个数据
  • push_front(elem); //在容器头部插入一个数据
  • pop_back(); //删除容器最后一个数据
  • pop_front(); //删除容器第一个数据

指定位置操作：

  • insert(pos,elem); //在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置。

  • insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n个elem数据，无返回值。

  • insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。

  • clear(); //清空容器的所有数据

  • erase(beg,end); //删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。

  • erase(pos); //删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。

示例：

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}
//两端操作
void test01()
{
    deque<int> d;
    //尾插
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    //头插
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);

    printDeque(d);

    //尾删
    d.pop_back();
    //头删
    d.pop_front();
    printDeque(d);
}

//插入
void test02()
{
    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);
    printDeque(d);
    // 1000 200 100 10 20
    d.insert(d.begin(), 1000);
    printDeque(d);
    // 10000 10000 1000 200 100 10 20
    d.insert(d.begin(), 2,10000);
    printDeque(d);

    deque<int>d2;
    d2.push_back(1);
    d2.push_back(2);
    d2.push_back(3);

    d.insert(d.begin(), d2.begin(), d2.end());
    printDeque(d);

}

//删除
void test03()
{
    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);
    printDeque(d);

    d.erase(d.begin());
    printDeque(d);

    d.erase(d.begin(), d.end());
    d.clear();
    printDeque(d);
}

int main() {

    //test01();

    //test02();

    test03();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 插入和删除提供的位置是迭代器！
  • 尾插 — push_back
  • 尾删 — pop_back
  • 头插 — push_front
  • 头删 — pop_front

deque 数据存取

功能描述：

  • 对deque 中的数据的存取操作

函数原型：

  • at(int idx); //返回索引idx所指的数据
  • operator[]; //返回索引idx所指的数据
  • front(); //返回容器中第一个数据元素
  • back(); //返回容器中最后一个数据元素

示例：

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}

//数据存取
void test01()
{

    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);

    for (int i = 0; i < d.size(); i++) {
        cout << d[i] << " ";
    }
    cout << endl;


    for (int i = 0; i < d.size(); i++) {
        cout << d.at(i) << " ";
    }
    cout << endl;

    cout << "front:" << d.front() << endl;

    cout << "back:" << d.back() << endl;

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 除了用迭代器获取deque容器中元素，[ ]和at也可以
  • front返回容器第一个元素
  • back返回容器最后一个元素

deque 排序

功能描述：

  • 利用算法实现对deque容器进行排序

算法：

  • sort(iterator beg, iterator end) //对beg和end区间内元素进行排序

示例：

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#include <deque>
#include <algorithm>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
        cout << *it << " ";

    }
    cout << endl;
}

void test01()
{

    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);

    printDeque(d);
    sort(d.begin(), d.end());
    printDeque(d);

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：sort算法非常实用，使用时包含头文件 algorithm即可

案例-评委打分

案例描述

有5名选手：选手ABCDE，10个评委分别对每一名选手打分，去除最高分，去除评委中最低分，取平均分。

实现步骤

  1. 创建五名选手，放到vector中
  2. 遍历vector容器，取出来每一个选手，执行for循环，可以把10个评分打分存到deque容器中
  3. sort算法对deque容器中分数排序，去除最高和最低分
  4. deque容器遍历一遍，累加总分
  5. 获取平均分

示例代码：

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//选手类
class Person
{
public:
    Person(string name, int score)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Score = score;
    }

    string m_Name; //姓名
    int m_Score;  //平均分
};

void createPerson(vector<Person>&v)
{
    string nameSeed = "ABCDE";
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        string name = "选手";
        name += nameSeed[i];

        int score = 0;

        Person p(name, score);

        //将创建的person对象 放入到容器中
        v.push_back(p);
    }
}

//打分
void setScore(vector<Person>&v)
{
    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        //将评委的分数 放入到deque容器中
        deque<int>d;
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            int score = rand() % 41 + 60;  // 60 ~ 100
            d.push_back(score);
        }

        //cout << "选手： " << it->m_Name << " 打分： " << endl;
        //for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
        //{
        //    cout << *dit << " ";
        //}
        //cout << endl;

        //排序
        sort(d.begin(), d.end());

        //去除最高和最低分
        d.pop_back();
        d.pop_front();

        //取平均分
        int sum = 0;
        for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
        {
            sum += *dit; //累加每个评委的分数
        }

        int avg = sum / d.size();

        //将平均分 赋值给选手身上
        it->m_Score = avg;
    }

}

void showScore(vector<Person>&v)
{
    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << "姓名： " << it->m_Name << " 平均分： " << it->m_Score << endl;
    }
}

int main() {

    //随机数种子
    srand((unsigned int)time(NULL));

    //1、创建5名选手
    vector<Person>v;  //存放选手容器
    createPerson(v);

    //测试
    //for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    //{
    //    cout << "姓名： " << (*it).m_Name << " 分数： " << (*it).m_Score << endl;
    //}

    //2、给5名选手打分
    setScore(v);

    //3、显示最后得分
    showScore(v);

    system("pause");

    return 0;
}

总结： 选取不同的容器操作数据，可以提升代码的效率

stack容器

stack 基本概念

概念：stack是一种先进后出(First In Last Out,FILO)的数据结构，它只有一个出口

说明: 2015-11-15_195707

栈中只有顶端的元素才可以被外界使用，因此栈不允许有遍历行为

栈中进入数据称为 — 入栈 push

栈中弹出数据称为 — 出栈 pop

生活中的栈：

img

img

stack 常用接口

功能描述：栈容器常用的对外接口

构造函数：

  • stack<T> stk; //stack采用模板类实现， stack对象的默认构造形式
  • stack(const stack &stk); //拷贝构造函数

赋值操作：

  • stack& operator=(const stack &stk); //重载等号操作符

数据存取：

  • push(elem); //向栈顶添加元素
  • pop(); //从栈顶移除第一个元素
  • top(); //返回栈顶元素

大小操作：

  • empty(); //判断堆栈是否为空
  • size(); //返回栈的大小

示例：

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#include <stack>

//栈容器常用接口
void test01()
{
    //创建栈容器 栈容器必须符合先进后出
    stack<int> s;

    //向栈中添加元素，叫做 压栈 入栈
    s.push(10);
    s.push(20);
    s.push(30);

    while (!s.empty()) {
        //输出栈顶元素
        cout << "栈顶元素为： " << s.top() << endl;
        //弹出栈顶元素
        s.pop();
    }
    cout << "栈的大小为：" << s.size() << endl;

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 入栈 — push
  • 出栈 — pop
  • 返回栈顶 — top
  • 判断栈是否为空 — empty
  • 返回栈大小 — size

queue 容器

queue 基本概念

概念：Queue是一种先进先出(First In First Out,FIFO)的数据结构，它有两个出口

说明: 2015-11-15_214429

队列容器允许从一端新增元素，从另一端移除元素

队列中只有队头和队尾才可以被外界使用，因此队列不允许有遍历行为

队列中进数据称为 — 入队 push

队列中出数据称为 — 出队 pop

生活中的队列：

1547606785041

queue 常用接口

功能描述：栈容器常用的对外接口

构造函数：

  • queue<T> que; //queue采用模板类实现，queue对象的默认构造形式
  • queue(const queue &que); //拷贝构造函数

赋值操作：

  • queue& operator=(const queue &que); //重载等号操作符

数据存取：

  • push(elem); //往队尾添加元素
  • pop(); //从队头移除第一个元素
  • back(); //返回最后一个元素
  • front(); //返回第一个元素

大小操作：

  • empty(); //判断堆栈是否为空
  • size(); //返回栈的大小

示例：

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#include <queue>
#include <string>
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }

    string m_Name;
    int m_Age;
};

void test01() {

    //创建队列
    queue<Person> q;

    //准备数据
    Person p1("唐僧", 30);
    Person p2("孙悟空", 1000);
    Person p3("猪八戒", 900);
    Person p4("沙僧", 800);

    //向队列中添加元素  入队操作
    q.push(p1);
    q.push(p2);
    q.push(p3);
    q.push(p4);

    //队列不提供迭代器，更不支持随机访问    
    while (!q.empty()) {
        //输出队头元素
        cout << "队头元素-- 姓名： " << q.front().m_Name 
              << " 年龄： "<< q.front().m_Age << endl;

        cout << "队尾元素-- 姓名： " << q.back().m_Name  
              << " 年龄： " << q.back().m_Age << endl;

        cout << endl;
        //弹出队头元素
        q.pop();
    }

    cout << "队列大小为：" << q.size() << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 入队 — push
  • 出队 — pop
  • 返回队头元素 — front
  • 返回队尾元素 — back
  • 判断队是否为空 — empty
  • 返回队列大小 — size

list容器

list基本概念

功能：将数据进行链式存储

链表（list）是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的

链表的组成：链表由一系列结点组成

结点的组成：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域

STL中的链表是一个双向循环链表

说明: 2015-11-15_225145

由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移和后移，属于双向迭代器

list的优点：

  • 采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出
  • 链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素

list的缺点：

  • 链表灵活，但是空间(指针域) 和 时间（遍历）额外耗费较大

List有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector是不成立的。

总结：STL中List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点

list构造函数

功能描述：

  • 创建list容器

函数原型：

  • list<T> lst; //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：
  • list(beg,end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  • list(n,elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • list(const list &lst); //拷贝构造函数。

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

    for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    list<int>L1;
    L1.push_back(10);
    L1.push_back(20);
    L1.push_back(30);
    L1.push_back(40);

    printList(L1);

    list<int>L2(L1.begin(),L1.end());
    printList(L2);

    list<int>L3(L2);
    printList(L3);

    list<int>L4(10, 1000);
    printList(L4);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：list构造方式同其他几个STL常用容器，熟练掌握即可

list 赋值和交换

功能描述：

  • 给list容器进行赋值，以及交换list容器

函数原型：

  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。
  • list& operator=(const list &lst); //重载等号操作符
  • swap(lst); //将lst与本身的元素互换。

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

    for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

//赋值和交换
void test01()
{
    // 10 20 30 40
    list<int>L1;
    L1.push_back(10);
    L1.push_back(20);
    L1.push_back(30);
    L1.push_back(40);
    printList(L1);

    //赋值
    list<int>L2;
    L2 = L1;
    printList(L2);

    list<int>L3;
    L3.assign(L2.begin(), L2.end());
    printList(L3);

    list<int>L4;
    L4.assign(10, 100);
    printList(L4);

}

//交换
void test02()
{

    list<int>L1;
    L1.push_back(10);
    L1.push_back(20);
    L1.push_back(30);
    L1.push_back(40);

    list<int>L2;
    L2.assign(10, 100);

    cout << "交换前： " << endl;
    printList(L1);
    printList(L2);

    cout << endl;

    L1.swap(L2);

    cout << "交换后： " << endl;
    printList(L1);
    printList(L2);

}

int main() {

    //test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：list赋值和交换操作能够灵活运用即可

list 大小操作

功能描述：

  • 对list容器的大小进行操作

函数原型：

  • size(); //返回容器中元素的个数

  • empty(); //判断容器是否为空

  • resize(num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

  • resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

                       ​                        //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

    for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
    list<int>L1;
    L1.push_back(10);
    L1.push_back(20);
    L1.push_back(30);
    L1.push_back(40);

    if (L1.empty())
    {
        cout << "L1为空" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "L1不为空" << endl;
        cout << "L1的大小为： " << L1.size() << endl;
    }

    //重新指定大小
    L1.resize(10);
    printList(L1);

    L1.resize(2);
    printList(L1);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 判断是否为空 — empty
  • 返回元素个数 — size
  • 重新指定个数 — resize

list 插入和删除

功能描述：

  • 对list容器进行数据的插入和删除

函数原型：

  • push_back(elem);//在容器尾部加入一个元素
  • pop_back();//删除容器中最后一个元素
  • push_front(elem);//在容器开头插入一个元素
  • pop_front();//从容器开头移除第一个元素
  • insert(pos,elem);//在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
  • insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
  • insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
  • clear();//移除容器的所有数据
  • erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
  • erase(pos);//删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
  • remove(elem);//删除容器中所有与elem值匹配的元素。

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

    for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
    list<int> L;
    //尾插
    L.push_back(10);
    L.push_back(20);
    L.push_back(30);
    //头插
    L.push_front(100);
    L.push_front(200);
    L.push_front(300);

    printList(L);

    //尾删
    L.pop_back();
    printList(L);

    //头删
    L.pop_front();
    printList(L);

    //插入
    list<int>::iterator it = L.begin();
    L.insert(++it, 1000);
    printList(L);

    //删除
    it = L.begin();
    L.erase(++it);
    printList(L);

    //移除
    L.push_back(10000);
    L.push_back(10000);
    L.push_back(10000);
    printList(L);
    L.remove(10000);
    printList(L);

    //清空
    L.clear();
    printList(L);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 尾插 — push_back
  • 尾删 — pop_back
  • 头插 — push_front
  • 头删 — pop_front
  • 插入 — insert
  • 删除 — erase
  • 移除 — remove
  • 清空 — clear

list 数据存取

功能描述：

  • 对list容器中数据进行存取

函数原型：

  • front(); //返回第一个元素。
  • back(); //返回最后一个元素。

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#include <list>

//数据存取
void test01()
{
    list<int>L1;
    L1.push_back(10);
    L1.push_back(20);
    L1.push_back(30);
    L1.push_back(40);


    //cout << L1.at(0) << endl;//错误 不支持at访问数据
    //cout << L1[0] << endl; //错误  不支持[]方式访问数据
    cout << "第一个元素为： " << L1.front() << endl;
    cout << "最后一个元素为： " << L1.back() << endl;

    //list容器的迭代器是双向迭代器，不支持随机访问
    list<int>::iterator it = L1.begin();
    //it = it + 1;//错误，不可以跳跃访问，即使是+1
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据
  • 返回第一个元素 — front
  • 返回最后一个元素 — back

list 反转和排序

功能描述：

  • 将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序

函数原型：

  • reverse(); //反转链表
  • sort(); //链表排序

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void printList(const list<int>& L) {

    for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

bool myCompare(int val1 , int val2)
{
    return val1 > val2;
}

//反转和排序
void test01()
{
    list<int> L;
    L.push_back(90);
    L.push_back(30);
    L.push_back(20);
    L.push_back(70);
    printList(L);

    //反转容器的元素
    L.reverse();
    printList(L);

    //排序
    // 所有不支持随机访问迭代器的容器，不可以用标准算法 sort(L.begin(),L.end());
    // 可以使用其内部提供的算法
    L.sort(); //默认的排序规则 从小到大
    printList(L);
    //利用函数或者仿函数改变排序规则
    L.sort(myCompare); //指定规则，从大到小
    printList(L);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 反转 — reverse
  • 排序 — sort （成员函数）

排序案例

案例描述：将Person自定义数据类型进行排序，Person中属性有姓名、年龄、身高

排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序

示例：

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#include <list>
#include <string>
class Person {
public:
    Person(string name, int age , int height) {
        m_Name = name;
        m_Age = age;
        m_Height = height;
    }

public:
    string m_Name;  //姓名
    int m_Age;      //年龄
    int m_Height;   //身高
};


bool ComparePerson(Person& p1, Person& p2) {

    if (p1.m_Age == p2.m_Age) {
        return p1.m_Height  > p2.m_Height;
    }
    else
    {
        return  p1.m_Age < p2.m_Age;
    }

}

void test01() {

    list<Person> L;

    Person p1("刘备", 35 , 175);
    Person p2("曹操", 45 , 180);
    Person p3("孙权", 40 , 170);
    Person p4("赵云", 25 , 190);
    Person p5("张飞", 35 , 160);
    Person p6("关羽", 35 , 200);

    L.push_back(p1);
    L.push_back(p2);
    L.push_back(p3);
    L.push_back(p4);
    L.push_back(p5);
    L.push_back(p6);

    for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
        cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age 
              << " 身高： " << it->m_Height << endl;
    }

    cout << "---------------------------------" << endl;
    L.sort(ComparePerson); //排序

    for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
        cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age 
              << " 身高： " << it->m_Height << endl;
    }
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 对于自定义数据类型，必须要指定排序规则，否则编译器不知道如何进行排序

  • 高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则制定，并不复杂

set/ multiset 容器

set基本概念

简介：

  • 所有元素都会在插入时自动被排序

本质：

  • set/multiset属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现。

set和multiset区别：

  • set不允许容器中有重复的元素
  • multiset允许容器中有重复的元素

set构造和赋值

功能描述：创建set容器以及赋值

构造：

  • set<T> st; //默认构造函数：
  • set(const set &st); //拷贝构造函数

赋值：

  • set& operator=(const set &st); //重载等号操作符

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#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
    for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

//构造和赋值
void test01()
{
    set<int> s1;

    s1.insert(10);
    s1.insert(30);
    s1.insert(20);
    s1.insert(40);
    printSet(s1);

    //拷贝构造
    set<int>s2(s1);
    printSet(s2);

    //赋值
    set<int>s3;
    s3 = s2;
    printSet(s3);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • set容器插入数据时用insert
  • set容器插入数据的数据会自动排序

set大小和交换

功能描述：

  • 统计set容器大小以及交换set容器

函数原型：

  • size(); //返回容器中元素的数目
  • empty(); //判断容器是否为空
  • swap(st); //交换两个集合容器

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#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
    for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

//大小
void test01()
{

    set<int> s1;

    s1.insert(10);
    s1.insert(30);
    s1.insert(20);
    s1.insert(40);

    if (s1.empty())
    {
        cout << "s1为空" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "s1不为空" << endl;
        cout << "s1的大小为： " << s1.size() << endl;
    }

}

//交换
void test02()
{
    set<int> s1;

    s1.insert(10);
    s1.insert(30);
    s1.insert(20);
    s1.insert(40);

    set<int> s2;

    s2.insert(100);
    s2.insert(300);
    s2.insert(200);
    s2.insert(400);

    cout << "交换前" << endl;
    printSet(s1);
    printSet(s2);
    cout << endl;

    cout << "交换后" << endl;
    s1.swap(s2);
    printSet(s1);
    printSet(s2);
}

int main() {

    //test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 统计大小 — size
  • 判断是否为空 — empty
  • 交换容器 — swap

set插入和删除

功能描述：

  • set容器进行插入数据和删除数据

函数原型：

  • insert(elem); //在容器中插入元素。
  • clear(); //清除所有元素
  • erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(elem); //删除容器中值为elem的元素。

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#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
    for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
    set<int> s1;
    //插入
    s1.insert(10);
    s1.insert(30);
    s1.insert(20);
    s1.insert(40);
    printSet(s1);

    //删除
    s1.erase(s1.begin());
    printSet(s1);

    s1.erase(30);
    printSet(s1);

    //清空
    //s1.erase(s1.begin(), s1.end());
    s1.clear();
    printSet(s1);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 插入 — insert
  • 删除 — erase
  • 清空 — clear

set查找和统计

功能描述：

  • 对set容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

  • find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();
  • count(key); //统计key的元素个数

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#include <set>

//查找和统计
void test01()
{
    set<int> s1;
    //插入
    s1.insert(10);
    s1.insert(30);
    s1.insert(20);
    s1.insert(40);

    //查找
    set<int>::iterator pos = s1.find(30);

    if (pos != s1.end())
    {
        cout << "找到了元素 ： " << *pos << endl;
    }
    else
    {
        cout << "未找到元素" << endl;
    }

    //统计
    int num = s1.count(30);
    cout << "num = " << num << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 查找 — find （返回的是迭代器）
  • 统计 — count （对于set，结果为0或者1）

set和multiset区别

学习目标：

  • 掌握set和multiset的区别

区别：

  • set不可以插入重复数据，而multiset可以
  • set插入数据的同时会返回插入结果，表示插入是否成功
  • multiset不会检测数据，因此可以插入重复数据

示例：

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#include <set>

//set和multiset区别
void test01()
{
    set<int> s;
    pair<set<int>::iterator, bool>  ret = s.insert(10);
    if (ret.second) {
        cout << "第一次插入成功!" << endl;
    }
    else {
        cout << "第一次插入失败!" << endl;
    }

    ret = s.insert(10);
    if (ret.second) {
        cout << "第二次插入成功!" << endl;
    }
    else {
        cout << "第二次插入失败!" << endl;
    }

    //multiset
    multiset<int> ms;
    ms.insert(10);
    ms.insert(10);

    for (multiset<int>::iterator it = ms.begin(); it != ms.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 如果不允许插入重复数据可以利用set
  • 如果需要插入重复数据利用multiset

pair对组创建

功能描述：

  • 成对出现的数据，利用对组可以返回两个数据

两种创建方式：

  • pair<type, type> p ( value1, value2 );
  • pair<type, type> p = make_pair( value1, value2 );

示例：

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#include <string>

//对组创建
void test01()
{
    pair<string, int> p(string("Tom"), 20);
    cout << "姓名： " <<  p.first << " 年龄： " << p.second << endl;

    pair<string, int> p2 = make_pair("Jerry", 10);
    cout << "姓名： " << p2.first << " 年龄： " << p2.second << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

两种方式都可以创建对组，记住一种即可

set容器排序

学习目标：

  • set容器默认排序规则为从小到大，掌握如何改变排序规则

主要技术点：

  • 利用仿函数，可以改变排序规则

示例一 set存放内置数据类型

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#include <set>

class MyCompare 
{
public:
    bool operator()(int v1, int v2) {
        return v1 > v2;
    }
};
void test01() 
{    
    set<int> s1;
    s1.insert(10);
    s1.insert(40);
    s1.insert(20);
    s1.insert(30);
    s1.insert(50);

    //默认从小到大
    for (set<int>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;

    //指定排序规则
    set<int,MyCompare> s2;
    s2.insert(10);
    s2.insert(40);
    s2.insert(20);
    s2.insert(30);
    s2.insert(50);

    for (set<int, MyCompare>::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：利用仿函数可以指定set容器的排序规则

示例二 set存放自定义数据类型

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#include <set>
#include <string>

class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }

    string m_Name;
    int m_Age;

};
class comparePerson
{
public:
    bool operator()(const Person& p1, const Person &p2)
    {
        //按照年龄进行排序  降序
        return p1.m_Age > p2.m_Age;
    }
};

void test01()
{
    set<Person, comparePerson> s;

    Person p1("刘备", 23);
    Person p2("关羽", 27);
    Person p3("张飞", 25);
    Person p4("赵云", 21);

    s.insert(p1);
    s.insert(p2);
    s.insert(p3);
    s.insert(p4);

    for (set<Person, comparePerson>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
    {
        cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age << endl;
    }
}
int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

对于自定义数据类型，set必须指定排序规则才可以插入数据

map/ multimap容器

map基本概念

简介：

  • map中所有元素都是pair
  • pair中第一个元素为key（键值），起到索引作用，第二个元素为value（实值）
  • 所有元素都会根据元素的键值自动排序

本质：

  • map/multimap属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现。

优点：

  • 可以根据key值快速找到value值

map和multimap区别：

  • map不允许容器中有重复key值元素
  • multimap允许容器中有重复key值元素

map构造和赋值

功能描述：

  • 对map容器进行构造和赋值操作

函数原型：

构造：

  • map<T1, T2> mp; //map默认构造函数:
  • map(const map &mp); //拷贝构造函数

赋值：

  • map& operator=(const map &mp); //重载等号操作符

示例：

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#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
    {
        cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    map<int,int>m; //默认构造
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    m.insert(pair<int, int>(2, 20));
    m.insert(pair<int, int>(3, 30));
    printMap(m);

    map<int, int>m2(m); //拷贝构造
    printMap(m2);

    map<int, int>m3;
    m3 = m2; //赋值
    printMap(m3);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：map中所有元素都是成对出现，插入数据时候要使用对组

map大小和交换

功能描述：

  • 统计map容器大小以及交换map容器

函数原型：

  • size(); //返回容器中元素的数目
  • empty(); //判断容器是否为空
  • swap(st); //交换两个集合容器

示例：

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#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
    {
        cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    map<int, int>m;
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    m.insert(pair<int, int>(2, 20));
    m.insert(pair<int, int>(3, 30));

    if (m.empty())
    {
        cout << "m为空" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "m不为空" << endl;
        cout << "m的大小为： " << m.size() << endl;
    }
}


//交换
void test02()
{
    map<int, int>m;
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    m.insert(pair<int, int>(2, 20));
    m.insert(pair<int, int>(3, 30));

    map<int, int>m2;
    m2.insert(pair<int, int>(4, 100));
    m2.insert(pair<int, int>(5, 200));
    m2.insert(pair<int, int>(6, 300));

    cout << "交换前" << endl;
    printMap(m);
    printMap(m2);

    cout << "交换后" << endl;
    m.swap(m2);
    printMap(m);
    printMap(m2);
}

int main() {

    test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 统计大小 — size
  • 判断是否为空 — empty
  • 交换容器 — swap

map插入和删除

功能描述：

  • map容器进行插入数据和删除数据

函数原型：

  • insert(elem); //在容器中插入元素。
  • clear(); //清除所有元素
  • erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(key); //删除容器中值为key的元素。

示例：

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#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
    {
        cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{
    //插入
    map<int, int> m;
    //第一种插入方式
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    //第二种插入方式
    m.insert(make_pair(2, 20));
    //第三种插入方式
    m.insert(map<int, int>::value_type(3, 30));
    //第四种插入方式
    m[4] = 40; 
    printMap(m);

    //删除
    m.erase(m.begin());
    printMap(m);

    m.erase(3);
    printMap(m);

    //清空
    m.erase(m.begin(),m.end());
    m.clear();
    printMap(m);
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • map插入方式很多，记住其一即可

  • 插入 — insert

  • 删除 — erase

  • 清空 — clear

map查找和统计

功能描述：

  • 对map容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

  • find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();
  • count(key); //统计key的元素个数

示例：

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#include <map>

//查找和统计
void test01()
{
    map<int, int>m; 
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    m.insert(pair<int, int>(2, 20));
    m.insert(pair<int, int>(3, 30));

    //查找
    map<int, int>::iterator pos = m.find(3);

    if (pos != m.end())
    {
        cout << "找到了元素 key = " << (*pos).first << " value = " << (*pos).second << endl;
    }
    else
    {
        cout << "未找到元素" << endl;
    }

    //统计
    int num = m.count(3);
    cout << "num = " << num << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 查找 — find （返回的是迭代器）
  • 统计 — count （对于map，结果为0或者1）

map容器排序

学习目标：

  • map容器默认排序规则为 按照key值进行 从小到大排序，掌握如何改变排序规则

主要技术点:

  • 利用仿函数，可以改变排序规则

示例：

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#include <map>

class MyCompare {
public:
    bool operator()(int v1, int v2) {
        return v1 > v2;
    }
};

void test01() 
{
    //默认从小到大排序
    //利用仿函数实现从大到小排序
    map<int, int, MyCompare> m;

    m.insert(make_pair(1, 10));
    m.insert(make_pair(2, 20));
    m.insert(make_pair(3, 30));
    m.insert(make_pair(4, 40));
    m.insert(make_pair(5, 50));

    for (map<int, int, MyCompare>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
        cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
    }
}
int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 利用仿函数可以指定map容器的排序规则
  • 对于自定义数据类型，map必须要指定排序规则,同set容器

案例-员工分组

案例描述

  • 公司今天招聘了10个员工（ABCDEFGHIJ），10名员工进入公司之后，需要指派员工在那个部门工作
  • 员工信息有: 姓名 工资组成；部门分为：策划、美术、研发
  • 随机给10名员工分配部门和工资
  • 通过multimap进行信息的插入 key(部门编号) value(员工)
  • 分部门显示员工信息

实现步骤

  1. 创建10名员工，放到vector中
  2. 遍历vector容器，取出每个员工，进行随机分组
  3. 分组后，将员工部门编号作为key，具体员工作为value，放入到multimap容器中
  4. 分部门显示员工信息

案例代码：

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#include<iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <string>
#include <map>
#include <ctime>

/*
- 公司今天招聘了10个员工（ABCDEFGHIJ），10名员工进入公司之后，需要指派员工在那个部门工作
- 员工信息有: 姓名  工资组成；部门分为：策划、美术、研发
- 随机给10名员工分配部门和工资
- 通过multimap进行信息的插入  key(部门编号) value(员工)
- 分部门显示员工信息
*/

#define CEHUA  0
#define MEISHU 1
#define YANFA  2

class Worker
{
public:
    string m_Name;
    int m_Salary;
};

void createWorker(vector<Worker>&v)
{
    string nameSeed = "ABCDEFGHIJ";
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        Worker worker;
        worker.m_Name = "员工";
        worker.m_Name += nameSeed[i];

        worker.m_Salary = rand() % 10000 + 10000; // 10000 ~ 19999
        //将员工放入到容器中
        v.push_back(worker);
    }
}

//员工分组
void setGroup(vector<Worker>&v,multimap<int,Worker>&m)
{
    for (vector<Worker>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        //产生随机部门编号
        int deptId = rand() % 3; // 0 1 2 

        //将员工插入到分组中
        //key部门编号，value具体员工
        m.insert(make_pair(deptId, *it));
    }
}

void showWorkerByGourp(multimap<int,Worker>&m)
{
    // 0  A  B  C   1  D  E   2  F G ...
    cout << "策划部门：" << endl;

    multimap<int,Worker>::iterator pos = m.find(CEHUA);
    int count = m.count(CEHUA); // 统计具体人数
    int index = 0;
    for (; pos != m.end() && index < count; pos++ , index++)
    {
        cout << "姓名： " << pos->second.m_Name << " 工资： " << pos->second.m_Salary << endl;
    }

    cout << "----------------------" << endl;
    cout << "美术部门： " << endl;
    pos = m.find(MEISHU);
    count = m.count(MEISHU); // 统计具体人数
    index = 0;
    for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
    {
        cout << "姓名： " << pos->second.m_Name << " 工资： " << pos->second.m_Salary << endl;
    }

    cout << "----------------------" << endl;
    cout << "研发部门： " << endl;
    pos = m.find(YANFA);
    count = m.count(YANFA); // 统计具体人数
    index = 0;
    for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
    {
        cout << "姓名： " << pos->second.m_Name << " 工资： " << pos->second.m_Salary << endl;
    }

}

int main() {
    // 用系统时间实现随机
    srand((unsigned int)time(NULL));

    //1、创建员工
    vector<Worker>vWorker;
    createWorker(vWorker);

    //2、员工分组
    multimap<int, Worker>mWorker;
    setGroup(vWorker, mWorker);


    //3、分组显示员工
    showWorkerByGourp(mWorker);

    ////测试
    //for (vector<Worker>::iterator it = vWorker.begin(); it != vWorker.end(); it++)
    //{
    //    cout << "姓名： " << it->m_Name << " 工资： " << it->m_Salary << endl;
    //}

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 当数据以键值对形式存在，可以考虑用map 或 multimap

STL- 函数对象

函数对象

函数对象概念

概念：

  • 重载函数调用操作符的类，其对象常称为函数对象
  • 函数对象使用重载的()时，行为类似函数调用，也叫仿函数

本质：

函数对象(仿函数)是一个类，不是一个函数

函数对象使用

特点：

  • 函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用, 可以有参数，可以有返回值
  • 函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态
  • 函数对象可以作为参数传递

示例:

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#include <string>

//1、函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用, 可以有参数，可以有返回值
class MyAdd
{
public :
    int operator()(int v1,int v2)
    {
        return v1 + v2;
    }
};

void test01()
{
    MyAdd myAdd;
    cout << myAdd(10, 10) << endl;
}

//2、函数对象可以有自己的状态
class MyPrint
{
public:
    MyPrint()
    {
        count = 0;
    }
    void operator()(string test)
    {
        cout << test << endl;
        count++; //统计使用次数
    }

    int count; //内部自己的状态
};
void test02()
{
    MyPrint myPrint;
    myPrint("hello world");
    myPrint("hello world");
    myPrint("hello world");
    cout << "myPrint调用次数为： " << myPrint.count << endl;
}

//3、函数对象可以作为参数传递
void doPrint(MyPrint &mp , string test)
{
    mp(test);
}

void test03()
{
    MyPrint myPrint;
    doPrint(myPrint, "Hello cpp");
}

int main() {

    //test01();
    //test02();
    test03();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 仿函数写法非常灵活，可以作为参数进行传递。

谓词

谓词概念

概念：

  • 返回bool类型的仿函数称为谓词
  • 如果operator()接受一个参数，那么叫做一元谓词
  • 如果operator()接受两个参数，那么叫做二元谓词

一元谓词

示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>

//1.一元谓词
struct GreaterFive{
    bool operator()(int val) {
        return val > 5;
    }
};

void test01() {

    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    //函数调用时GreaterFive()创建的是匿名对象
    vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
    if (it == v.end()) {
        cout << "没找到!" << endl;
    }
    else {
        cout << "找到:" << *it << endl;
    }

}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：参数只有一个的谓词，称为一元谓词

452. 用最少数量的箭引爆气球

二元谓词

示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>
//二元谓词
class MyCompare
{
public:
    bool operator()(int num1, int num2)
    {
        return num1 > num2;
    }
};

void test01()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(40);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(50);

    //默认从小到大
    sort(v.begin(), v.end());
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
    cout << "----------------------------" << endl;

    //使用函数对象改变算法策略，排序从大到小
    sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：参数只有两个的谓词，称为二元谓词

leetcode习题

[452. 用最少数量的箭引爆气球]（https://leetcode.cn/problems/minimum-number-of-arrows-to-burst-balloons/）

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class MyCmp{
public:
    bool operator()(vector<int>& a,vector<int>& b){
        if(a[0]==b[0]) return a[1]<b[1];
        return a[0]<b[0];
    }
};
class Solution {
public:
    static bool cmp(vector<int>& a,vector<int>& b){
        if(a[0]==b[0]) return a[1]<b[1];
        return a[0]<b[0];
    }
    int findMinArrowShots(vector<vector<int>>& points) {
        int count=0,index;
        sort(points.begin(),points.end(),MyCmp());
        int result = 1; // points 不为空至少需要一支箭
        for (int i = 1; i < points.size(); i++) {
            if (points[i][0] > points[i - 1][1]) {  // 气球i和气球i-1不挨着，注意这里不是>=
                result++; // 需要一支箭
            }
            else {  // 气球i和气球i-1挨着
                points[i][1] = min(points[i - 1][1], points[i][1]); // 更新重叠气球最小右边界
            }
        }
        return result;
    }
};

内建函数对象

内建函数对象意义

概念：

  • STL内建了一些函数对象

分类:

  • 算术仿函数

  • 关系仿函数

  • 逻辑仿函数

用法：

  • 这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同
  • 使用内建函数对象，需要引入头文件 #include<functional>

算术仿函数

功能描述：

  • 实现四则运算
  • 其中negate是一元运算，其他都是二元运算

仿函数原型：

  • template<class T> T plus<T> //加法仿函数
  • template<class T> T minus<T> //减法仿函数
  • template<class T> T multiplies<T> //乘法仿函数
  • template<class T> T divides<T> //除法仿函数
  • template<class T> T modulus<T> //取模仿函数
  • template<class T> T negate<T> //取反仿函数

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#include <functional>
//negate
void test01()
{
    negate<int> n;
    cout << n(50) << endl;
}

//plus
void test02()
{
    plus<int> p;
    cout << p(10, 20) << endl;
}

int main() {

    test01();
    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：使用内建函数对象时，需要引入头文件 #include <functional>

关系仿函数

功能描述：

  • 实现关系对比

仿函数原型：

  • template<class T> bool equal_to<T> //等于
  • template<class T> bool not_equal_to<T> //不等于
  • template<class T> bool greater<T> //大于
  • template<class T> bool greater_equal<T> //大于等于
  • template<class T> bool less<T> //小于
  • template<class T> bool less_equal<T> //小于等于

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#include <functional>
#include <vector>
#include <algorithm>

class MyCompare
{
public:
    bool operator()(int v1,int v2)
    {
        return v1 > v2;
    }
};
void test01()
{
    vector<int> v;

    v.push_back(10);
    v.push_back(30);
    v.push_back(50);
    v.push_back(40);
    v.push_back(20);

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;

    //自己实现仿函数
    //sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
    //STL内建仿函数  大于仿函数
    sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());

    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：关系仿函数中最常用的就是greater<>大于

逻辑仿函数

功能描述：

  • 实现逻辑运算

函数原型：

  • template<class T> bool logical_and<T> //逻辑与
  • template<class T> bool logical_or<T> //逻辑或
  • template<class T> bool logical_not<T> //逻辑非

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#include <vector>
#include <functional>
#include <algorithm>
void test01()
{
    vector<bool> v;
    v.push_back(true);
    v.push_back(false);
    v.push_back(true);
    v.push_back(false);

    for (vector<bool>::iterator it = v.begin();it!= v.end();it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;

    //逻辑非  将v容器搬运到v2中，并执行逻辑非运算
    vector<bool> v2;
    v2.resize(v.size());
    transform(v.begin(), v.end(),  v2.begin(), logical_not<bool>());
    for (vector<bool>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：逻辑仿函数实际应用较少，了解即可

STL- 常用算法

概述:

  • 算法主要是由头文件<algorithm> <functional> <numeric>组成。

  • <algorithm>是所有STL头文件中最大的一个，范围涉及到比较、 交换、查找、遍历操作、复制、修改等等

  • <numeric>体积很小，只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数

  • <functional>定义了一些模板类,用以声明函数对象。

常用遍历算法

学习目标：

  • 掌握常用的遍历算法

算法简介：

  • for_each //遍历容器
  • transform //搬运容器到另一个容器中

for_each

功能描述：

  • 实现遍历容器

函数原型：

  • for_each(iterator beg, iterator end, _func);

    // 遍历算法 遍历容器元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _func 函数或者函数对象

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#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <numeric>
#include <vector>
using std::cout;
using std::vector;

void print(int n) {
    cout << n << " ";
}

struct add100 {
    void operator()(int n) {
        cout << n + 100 << " ";
    }
};

int main() {
    vector<int> v(10);
    iota(v.begin(), v.end(), 0);
    for_each(v.cbegin(), v.cend(), print), cout << "\n";
    for_each(v.cbegin(), v.cend(), add100()), cout << "\n";
    return 0;
}

/*
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 
*/

总结：for_each在实际开发中是最常用遍历算法，需要熟练掌握

transform

功能描述：

  • 搬运容器到另一个容器中

函数原型：

  • transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);

//beg1 源容器开始迭代器

//end1 源容器结束迭代器

//beg2 目标容器开始迭代器

//_func 函数或者函数对象

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#include<vector>
#include<algorithm>

//常用遍历算法  搬运 transform

class TransForm
{
public:
    int operator()(int val)
    {
        return val;
    }

};

class MyPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

void test01()
{
    vector<int>v;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }

    vector<int>vTarget; //目标容器

    vTarget.resize(v.size()); // 目标容器需要提前开辟空间

    transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), TransForm());

    for_each(vTarget.begin(), vTarget.end(), MyPrint());
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结： 搬运的目标容器必须要提前开辟空间，否则无法正常搬运

常用查找算法

学习目标：

  • 掌握常用的查找算法

算法简介：

  • find //查找元素
  • find_if //按条件查找元素
  • adjacent_find //查找相邻重复元素
  • binary_search //二分查找法
  • count //统计元素个数
  • count_if //按条件统计元素个数

find

功能描述：

  • 查找指定元素，找到返回指定元素的迭代器，找不到返回结束迭代器end()

函数原型：

  • find(iterator beg, iterator end, value);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的元素

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
void test01() {

    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i + 1);
    }
    //查找容器中是否有 5 这个元素
    vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 5);
    if (it == v.end()) 
    {
        cout << "没有找到!" << endl;
    }
    else 
    {
        cout << "找到:" << *it << endl;
    }
}

class Person {
public:
    Person(string name, int age) 
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
    //重载==
    //底层find知道如何对比person数据
    bool operator==(const Person& p) 
    {
        if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) 
        {
            return true;
        }
        return false;
    }

public:
    string m_Name;
    int m_Age;
};

void test02() {

    vector<Person> v;

    //创建数据
    Person p1("aaa", 10);
    Person p2("bbb", 20);
    Person p3("ccc", 30);
    Person p4("ddd", 40);

    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);

    vector<Person>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), p2);
    if (it == v.end()) 
    {
        cout << "没有找到!" << endl;
    }
    else 
    {
        cout << "找到姓名:" << it->m_Name << " 年龄: " << it->m_Age << endl;
    }
}

总结： 利用find可以在容器中找指定的元素，返回值是迭代器

底层find对比的实现

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template <class _InIt, class _Ty>
_NODISCARD constexpr _InIt _Find_unchecked1(_InIt _First, const _InIt _Last, const _Ty& _Val, false_type) {
    // find first matching _Val
    for (; _First != _Last; ++_First) {
        if (*_First == _Val) {
            break;
        }
    }

    return _First;
}

find_if

功能描述：

  • 按条件查找元素

函数原型：

  • find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 函数或者谓词（返回bool类型的仿函数）

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>

//内置数据类型
class GreaterFive
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val > 5;
    }
};

void test01() {

    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i + 1);
    }

    vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
    if (it == v.end()) {
        cout << "没有找到!" << endl;
    }
    else {
        cout << "找到大于5的数字:" << *it << endl;
    }
}

//自定义数据类型
class Person {
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
public:
    string m_Name;
    int m_Age;
};

class Greater20
{
public:
    bool operator()(Person &p)
    {
        return p.m_Age > 20;
    }

};

void test02() {

    vector<Person> v;

    //创建数据
    Person p1("aaa", 10);
    Person p2("bbb", 20);
    Person p3("ccc", 30);
    Person p4("ddd", 40);

    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);

    vector<Person>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), Greater20());
    if (it == v.end())
    {
        cout << "没有找到!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "找到姓名:" << it->m_Name << " 年龄: " << it->m_Age << endl;
    }
}

int main() {

    //test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：find_if按条件查找使查找更加灵活，提供的仿函数可以改变不同的策略

adjacent_find

功能描述：

  • 查找相邻重复元素

函数原型：

  • adjacent_find(iterator beg, iterator end);

    // 查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include<iostream>
void test01()
{
    std::vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(5);
    v.push_back(2);
    v.push_back(4);
    v.push_back(4);
    v.push_back(3);

    //查找相邻重复元素
    std::vector<int>::iterator it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
    if (it == v.end()) {
        std::cout << "找不到!" << std::endl;
    }
    else {
        std::cout << "找到相邻重复元素为:" << *it << std::endl;
    }
}
int main(){
    test01();
    return 0;
}

总结：面试题中如果出现查找相邻重复元素，记得用STL中的adjacent_find算法

功能描述：

  • 查找指定元素是否存在

函数原型：

  • bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);

    // 查找指定的元素，查到 返回true 否则false

    // 注意: 在无序序列中不可用

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的元素

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

void test01()
{
    vector<int>v;

    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    //二分查找
    bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(),2);
    if (ret)
    {
        cout << "找到了" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "未找到" << endl;
    }
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：二分查找法查找效率很高，值得注意的是查找的容器中元素必须的有序序列

count

功能描述：

  • 统计元素个数

函数原型：

  • count(iterator beg, iterator end, value);

    // 统计元素出现次数

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 统计的元素

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

//内置数据类型
void test01()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(4);
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    v.push_back(4);

    int num = count(v.begin(), v.end(), 4);

    cout << "4的个数为： " << num << endl;
}

//自定义数据类型
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
    bool operator==(const Person & p)
    {
        if (this->m_Age == p.m_Age)
        {
            return true;
        }
        else
        {
            return false;
        }
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};

void test02()
{
    vector<Person> v;

    Person p1("刘备", 35);
    Person p2("关羽", 35);
    Person p3("张飞", 35);
    Person p4("赵云", 30);
    Person p5("曹操", 25);

    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);

    Person p("诸葛亮",35);

    int num = count(v.begin(), v.end(), p);
    cout << "num = " << num << endl;
}
int main() {

    //test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结： 统计自定义数据类型时候，需要配合重载 operator==

count_if

功能描述：

  • 按条件统计元素个数

函数原型：

  • count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按条件统计元素出现次数

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

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#include <algorithm>
#include <vector>

class Greater4
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val >= 4;
    }
};

//内置数据类型
void test01()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(4);
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    v.push_back(4);

    int num = count_if(v.begin(), v.end(), Greater4());

    cout << "大于4的个数为： " << num << endl;
}

//自定义数据类型
class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }

    string m_Name;
    int m_Age;
};

class AgeLess35
{
public:
    bool operator()(const Person &p)
    {
        return p.m_Age < 35;
    }
};
void test02()
{
    vector<Person> v;

    Person p1("刘备", 35);
    Person p2("关羽", 35);
    Person p3("张飞", 35);
    Person p4("赵云", 30);
    Person p5("曹操", 25);

    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);

    int num = count_if(v.begin(), v.end(), AgeLess35());
    cout << "小于35岁的个数：" << num << endl;
}


int main() {

    //test01();

    test02();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：按值统计用count，按条件统计用count_if

常用排序算法

学习目标：

  • 掌握常用的排序算法

算法简介：

  • sort //对容器内元素进行排序
  • random_shuffle //洗牌 指定范围内的元素随机调整次序
  • merge // 容器元素合并，并存储到另一容器中
  • reverse // 反转指定范围的元素

sort

功能描述：

  • 对容器内元素进行排序

函数原型：

  • sort(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

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#include <algorithm>
#include <vector>

void myPrint(int val)
{
    cout << val << " ";
}

void test01() {
    vector<int> v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(30);
    v.push_back(50);
    v.push_back(20);
    v.push_back(40);

    //sort默认从小到大排序
    sort(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
    cout << endl;

    //从大到小排序
    sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：sort属于开发中最常用的算法之一，需熟练掌握

random_shuffle

功能描述：

  • 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序

函数原型：

  • random_shuffle(iterator beg, iterator end);

    // 指定范围内的元素随机调整次序

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include <ctime>

class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

void test01()
{
    srand((unsigned int)time(NULL));
    vector<int> v;
    for(int i = 0 ; i < 10;i++)
    {
        v.push_back(i);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;

    //打乱顺序
    random_shuffle(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：random_shuffle洗牌算法比较实用，使用时记得加随机数种子

merge

功能描述：

  • 两个容器元素合并，并存储到另一容器中

函数原型：

  • merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 容器元素合并，并存储到另一容器中

    // 注意: 两个容器必须是有序的

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

void test01()
{
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10 ; i++) 
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 1);
    }

    vector<int> vtarget;
    //目标容器需要提前开辟空间
    vtarget.resize(v1.size() + v2.size());
    //合并  需要两个有序序列
    merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vtarget.begin());
    for_each(vtarget.begin(), vtarget.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：merge合并的两个容器必须的有序序列

reverse

功能描述：

  • 将容器内元素进行反转

函数原型：

  • reverse(iterator beg, iterator end);

    // 反转指定范围的元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

void test01()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(30);
    v.push_back(50);
    v.push_back(20);
    v.push_back(40);

    cout << "反转前： " << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;

    cout << "反转后： " << endl;

    reverse(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：reverse反转区间内元素，面试题可能涉及到

常用拷贝和替换算法

学习目标：

  • 掌握常用的拷贝和替换算法

算法简介：

  • copy // 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
  • replace // 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
  • replace_if // 容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素
  • swap // 互换两个容器的元素

copy

功能描述：

  • 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中

函数原型：

  • copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // dest 目标起始迭代器

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

void test01()
{
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i + 1);
    }
    vector<int> v2;
    v2.resize(v1.size());
    copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());

    for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：利用copy算法在拷贝时，目标容器记得提前开辟空间

replace

功能描述：

  • 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素

函数原型：

  • replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);

    // 将区间内旧元素 替换成 新元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // oldvalue 旧元素

    // newvalue 新元素

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

void test01()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(20);
    v.push_back(40);
    v.push_back(50);
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);

    cout << "替换前：" << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;

    //将容器中的20 替换成 2000
    cout << "替换后：" << endl;
    replace(v.begin(), v.end(), 20,2000);
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：replace会替换区间内满足条件的元素

replace_if

功能描述:

  • 将区间内满足条件的元素，替换成指定元素

函数原型：

  • replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue);

    // 按条件替换元素，满足条件的替换成指定元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _pred 谓词

    // newvalue 替换的新元素

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

class ReplaceGreater30
{
public:
    bool operator()(int val)
    {
        return val >= 30;
    }

};

void test01()
{
    vector<int> v;
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(20);
    v.push_back(40);
    v.push_back(50);
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);

    cout << "替换前：" << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;

    //将容器中大于等于的30 替换成 3000
    cout << "替换后：" << endl;
    replace_if(v.begin(), v.end(), ReplaceGreater30(), 3000);
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：replace_if按条件查找，可以利用仿函数灵活筛选满足的条件

swap

功能描述：

  • 互换两个容器的元素

函数原型：

  • swap(container c1, container c2);

    // 互换两个容器的元素

    // c1容器1

    // c2容器2

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

void test01()
{
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i+100);
    }

    cout << "交换前： " << endl;
    for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
    cout << endl;

    cout << "交换后： " << endl;
    swap(v1, v2);
    for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：swap交换容器时，注意交换的容器要同种类型

常用算术生成算法

学习目标：

  • 掌握常用的算术生成算法

注意：

  • 算术生成算法属于小型算法，使用时包含的头文件为 #include <numeric>

算法简介：

  • accumulate // 计算容器元素累计总和

  • fill // 向容器中添加元素

accumulate

功能描述：

  • 计算区间内 容器元素累计总和

函数原型：

  • accumulate(iterator beg, iterator end, value);

    // 计算容器元素累计总和

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 起始值

示例：

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#include <numeric>
#include <vector>
void test01()
{
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i <= 100; i++) {
        v.push_back(i);
    }

    int total = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);

    cout << "total = " << total << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：accumulate使用时头文件注意是 numeric，这个算法很实用

fill

功能描述：

  • 向容器中填充指定的元素

函数原型：

  • fill(iterator beg, iterator end, value);

    // 向容器中填充元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 填充的值

示例：

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#include <numeric>
#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

void test01()
{

    vector<int> v;
    v.resize(10);
    //填充
    fill(v.begin(), v.end(), 100);

    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：利用fill可以将容器区间内元素填充为 指定的值

常用集合算法

学习目标：

  • 掌握常用的集合算法

算法简介：

  • set_intersection // 求两个容器的交集

  • set_union // 求两个容器的并集

  • set_difference // 求两个容器的差集

set_intersection

功能描述：

  • 求两个容器的交集

函数原型：

  • set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的交集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

    返回值

    交集最后最后一个位置的迭代器

示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

void test01()
{
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i+5);
    }

    vector<int> vTarget;
    //取两个里面较小的值给目标容器开辟空间
    vTarget.resize(min(v1.size(), v2.size()));

    //返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
    vector<int>::iterator itEnd = 
        set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

    for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 求交集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值
  • set_intersection返回值既是交集中最后一个元素的位置

set_union

功能描述：

  • 求两个集合的并集

函数原型：

  • set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的并集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

void test01()
{
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i+5);
    }

    vector<int> vTarget;
    //取两个容器的和给目标容器开辟空间
    vTarget.resize(v1.size() + v2.size());

    //返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
    vector<int>::iterator itEnd = 
        set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

    for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 求并集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要两个容器相加
  • set_union返回值既是并集中最后一个元素的位置

set_difference

功能描述：

  • 求两个集合的差集

函数原型：

  • set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的差集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
    void operator()(int val)
    {
        cout << val << " ";
    }
};

void test01()
{
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i+5);
    }

    vector<int> vTarget;
    //取两个里面较大的值给目标容器开辟空间
    vTarget.resize( max(v1.size() , v2.size()));

    //返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
    cout << "v1与v2的差集为： " << endl;
    vector<int>::iterator itEnd = 
        set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
    cout << endl;


    cout << "v2与v1的差集为： " << endl;
    itEnd = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
    cout << endl;
}

int main() {

    test01();

    system("pause");

    return 0;
}

总结：

  • 求差集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
  • set_difference返回值既是差集中最后一个元素的位置