C ++基础入门

C++初识

第一个C++程序

先写个C++程序总共分为4个步骤

创建项目
创建文件
编写代码
运行程序

创建项目

创建文件

编写代码

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    cout << "Hello, World!" << endl;
    
    return 0;
}

注释

作用：在代码中一些说明和解释，方便自己或其他程序员阅读代码

两种注释格式：

单行注释：// 描述信息

通常放在一行代码的上方，或一条语句的结尾，对该行代码说明
多行注释：/* 描述信息 */

通常放在一段代码的上方，对该段代码做整体说明

编译器在编译代码时，会忽略注释的内容

变量

作用：给一段指定的内存空间起名，方便操作这段内存

语法：数据类型变量名 = 初始值;

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 10;
    
    cout << "a = " << a <<endl;
    
    return 0;
}

常量

作用：用于记录程序中不可改变的数据

C++定义常量的两种方式：

#define宏常量：#define 常量名常量值

通常在文件上方定义，表示一个常量
const修饰的变量：const 数据类型常量名 = 常量值;

通常在变量定义前加关键字const，修饰该变量为常量，不可修改

#include <iostream>
using namespace std;

// 宏常量
#define Day 365

int main() {
    // const修饰的变量
    const int Month = 12;
    
    cout << "Day = " << Day <<endl;
    cout << "Month = " << Month <<endl;
    
    return 0;
}

关键字

作用：关键字是C++中预先保留的单词（标识符）

在定义变量或常量时，不使用关键字作为变量名或常量名

asm	do	if	return	typedef
auto	double	inline	short	typeid
bool	dynamic_cast	int	signed	typename
break	else	long	sizeof	union
case	enum	mutable	static	unsignd
catch	explicit	namespace	static_cast	using
char	export	new	struct	virtual
class	extern	operator	switch	void
const	false	private	template	volatile
const_cast	float	protected	this	wchar_t
continue	for	public	throw	while
default	friend	register	true
delete	goto	reinterpret_cast	try

标识符命名规则

作用：C++规定标识符（常量、变量）命名时，有一套自己的规则

标识符不能是关键字
标识符只能由字母、数字、下划线组成
第一个字符必须为字母或下划线
标识符中字母区分大小写

给标识符命名时，争取做到见名知其意的效果

数据类型

C++规定在创建一个变量或常量时，必须指定出相应的数据类型，否则无法给变量分配内存

整型

作用：整型变量表示的是整数类型的数据

C++中能够表示整型的类型有以下几种方式，区别在于所占内存空间不同

数据类型	占用空间	取值范围
short（短整型）	2字节	-2^15 ~ 2^15-1
int（整型）	4字节	-2^31 ~ 2^31-1
long（长整型）	Windows为4字节，Linux为4字节（32位），8字节（64位）	-2^31 ~ 2^31-1
long long（长长整型）	8字节	-2^63 ~ 2^63-1

sizeof关键字

作用：利用sizeof关键字可以统计数据类型所占内存大小

语法：sizeof(数据类型/变量)

int main() {
    cout << "short 类型所占内存空间:" << sizeof(short) <<endl;
    cout << "int 类型所占内存空间:" << sizeof(int) <<endl;
    cout << "long 类型所占内存空间:" << sizeof(long) <<endl;
    cout << "long long 类型所占内存空间:" << sizeof(long long) <<endl;
    
    return 0;
}

实型（浮点型）

作用：用于表示小数

浮点数变量分为两种：

单精度float
双精度double

两者的区别在于表示的有效数字范围不同

数据类型	占用空间	有效数字范围
float	4字节	7位有效数字
double	8字节	15 ~ 16位有效数字

int main() {
    float f1 = 3.14f;
    double d1 = 3.14;
    
    // 默认情况下,输出一个小数会消失出6位有效数字
    cout << f1 << endl;
    cout << d1 << endl;
    
    return 0;
}

字符型

作用：字符型变量用于显示单个字符

语法：char ch = 'a';

注意：

在显示字符型变量时，用单引号将字符括起来，不要用双引号
单引号内只能有一个字符，不可以有字符串

C和C++中字符型变量只占用1个字节

字符型变量并不是把字符本身放到内存中存储，而是将对应的ASCII编码存放到存储单元

int main() {
    char ch = 'a';
    cout << ch << endl;
    cout << sizeof(char) << endl;
    
    return 0;
}

转义字符

作用：用于表示一些不能显示出来的ASCII字符

我们常用的转移字符有：\n \\ \t

转移字符	含义	ASCII码值（十进制）
\a	警报	007
\b	退格（BS），将当前位置移到前一列	008
\f	换页（FF），将当前位置移到下页开头	012
\n	换行（LF），将当前位置移到下一行开头	010
\r	回车（CR），将当前位置移到本行开头	013
\t	水平制表符（HT），跳到下一个TAB位置	009
\v	垂直制表符（VT）	011
\\	代表一个反斜线字符”\“	092
\‘	代表一个单引号（撇号）字符	039
\“	代表一个双引号字符	034
?	代表一个问号	063
\0	数字0	000
\ddd	8进制转移字符，d范围0 ~ 7	3位8进制
\xhh	16进制转移字符，h范围0 ~ 9，a ~ f，A ~ F	3位16进制

字符串型

作用：用于表示一串字符

两种风格：

C语言风格字符串：char 变量名[] = "字符串值"

注意：C语言风格字符串要用双引号括起来
int main() {
char str1[] = "hello world";
cout << str1 << endl;

return 0;
}

C++语言风格字符串：string 变量名 = "字符串值"

#include <iostream>
using namespace std;
// 使用c++风格的字符串,需要添加头文件
#include <string>
int main() {
    string str1= "hello world";
    cout << str1 << endl;
    
    return 0;
}

布尔类型 bool

作用：布尔类型代表真或假的值

bool类型只有两个值：

true — 真（本质是1）
false — 假（本质是0）

bool类型占用1字节大小

int main() {
    bool flag = true;
    cout << flag << endl;
    
    flag = false;
    cout << flag << endl;
    
    cout << "bool类型所占的内存空间:" << sizeof(bool) << endl;
    
    return 0;
}

数据的输入

作用：用于从键盘上获取数据

关键字：cin

语法：cin >> 变量

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

int main() {
    // 整型输入
    int a = 0;
    cout << "请输入整型变量:" << endl;
    cin >> a;
    cout << a << endl;
    
    // 浮点型输入
    double d = 0;
    cout << "请输入浮点型变量:" << endl;
    cin >> d;
    cout << d << endl;
    
    // 字符型输入
    char ch = 0;
    cout << "请输入字符型变量:" << endl;
    cin >> ch;
    cout << ch <<endl;
    
    // 字符串型输入
    string str = 0;
    cout << "请输入字符串型变量:" << endl;
    cin >> str;
    cout << str << endl;
    
    // 布尔类型输入
    bool flag = false;
    cout << "请输入布尔类型变量:" << endl;
    cin >> flag;
    cout << flag << endl;
    
    return 0;
}

运算符

作用：用于执行代码的运算

本章我们将了解以下几类运算符：

运算符类型	作用
算术运算符	用于处理四则运算
赋值运算符	用于将表达式的值赋给变量
比较运算符	用户表达式的比较，并返回一个真值或假值
逻辑运算符	用于根据表达式的值返回真值或假值

算术运算符

作用：用于四则运算

算术运算符包括一下符号：

运算符	术语	示例	结果
+	正号	+3	3
-	负号	-3	-3
+	加	10 + 5	15
-	减	10 - 5	5
*	乘	10 * 5	50
/	除	10 / 5	2
%	取模（取余）	10 % 3	1
++	前置递增	a = 2; b = ++a;	a = 3; b = 3;
++	后置递增	a = 2; b = a++;	a = 3; b = 2;
–	前置递减	a = 2; b = –a;	a = 1; b = 1
–	后置递减	a = 2; b = a–;	a = 1; b = 2;

int main() {
    int a1 = 10;
    int b1 = 3;
    
    cout << a1 + b1 << endl;	// 13
    cout << a1 - b1 << endl;	// 7
    cout << a1 * b1 << endl;	// 30
    cout << a1 / b1 << endl;	// 3,小数被去除,除数不可以为0
    cout << a1 % b1 << endl;	// 1,取模运算只能是整型，且不能为0
    
    // 两个小数可以相除
    double d1 = 0.5;
    double d2 = 0.22;
    cout << d1 / d2 << endl;
    
    return 0;
}

赋值运算符

作用：用于将表达式的值赋给变量

赋值运算符包括以下几个符号：

运算符	术语	示例	结果
=	赋值	a = 2; b = 3;	a = 2; b = 3;
+=	加等于	a = 0; a += 2;	a = 2;
-=	减等于	a = 5; a -= 3;	a = 2;
*=	乘等于	a = 2; a *= 2;	a =4;
/=	除等于	a = 4; a /= 2;	a = 2;
%=	模等于	a = 3; a %= 2;	a = 1;

int main() {
    int a = 2;
    
    a += 2;
    cout << a << endl;	// 4
    
    a -= 3;
    cout << a << endl;	// 1
    
    a *= 2;
    cout << a << endl;	// 2
    
    a /= 2;
    cout << a << endl;	// 1
    
    a %= 3;
    cout << a << endl;	// 1
    
    return 0;
}

比较运算符

作用：用于表达式的比较，并返回一个真值或假值

比较运算符有以下符号：

运算符	术语	示例	结果
==	相等于	4 == 3	0
!=	不等于	4 != 3	1
<	小于	4 < 3	0
>	大于	4 > 3	1
<=	小于等于	4 <= 3	0
>=	大于等于	4 >=1	1

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    
    cout << a == b << endl;	// 0
    cout << a != b << endl;	// 1
    cout << a < b << endl;	// 1
    cout << a > b << endl;	// 0
    cout << a <= b << endl;	// 1
    cout << a >= b << endl;	// 0
    
    return 0;
}

逻辑运算符

作用：用于根据表达式的值返回真值或假值

逻辑运算符有以下符号：

运算符	术语	示例	结果
!	非	!a	如果a为假，则!a为真；如果a为真，则!a为假；
&&	与	a && b	如果a和b都为真，则结果为真；否则为假
\|\|	或	a \|\| b	如果a和b中有一个为真，则结果为真；二者都为假时，结果为假

int main() {
    int a = 10;
    int b = 0;
    
    cout << !a << endl;			// 1
    cout << (a && b) << endl;	// 0
    cout << (a || b) << endl;	// 1
    
    return 0;
}

程序流程结构

C/C++支持最基本的三种程序运行结构：顺序结构、选择结构、循环结构

顺序结构：程序安顺序执行，不发生跳转
选择结构：依据条件是否满足，有选择的执行相应功能
循环结构：依据条件是否满足，循环多次执行某段代码

选择结构

if语句

作用：执行满足条件的语句

if语句的三种形式：

单行格式if语句
多行格式if语句
多条件的if语句

单行格式if语句：if(条件) { 条件满足执行的语句 }

多行格式if语句：if(条件) { 条件满足执行的语句 } else { 条件不满足执行的语句 }

多条件的if语句：if(条件1) { 条件1满足执行的语句 } else if(条件2) { 条件2满足执行的语句 } else if(条件3) { 条件3满足执行的语句 } ... else { 条件都不满足执行的语句 }

int main() {
    int a = 10;
    
    if (a >= 5) {
        cout << "a >= 5" << endl;
    }
    
    return 0;
}

int main() {
    int a = 10;
    
    if (a >= 5) {
        cout << "a >= 5" << endl;
    } else {
        cout << "a < 5" << endl;
    }
    
    return 0;
}

int main() {
    int a = 10;
    
    if (a >= 5) {
        cout << "a >= 5" << endl;
    } else if (a <= 3) {
        cout << "a <= 3" << endl;
    } else {
        cout << "a < 5 && a > 3" << endl;
    }
    
    return 0;
}

嵌套if语句：在if语句中，可以嵌套使用if语句，达到更精准的条件判断

int main() {
    int a = 10;
    
    if (a >= 5) {
        if (a >= 7) {
            cout << "a >= 7" << endl;
        }
    }
    
    return 0;
}

三目运算符

作用：通过三目运算符实现简单的判断

语法：表达式1 ? 表达式2 : 表达式3

解释：

如果表达式1为真，执行表达式2，并返回表达式2的结果
如果表达式1为假，执行表达式3，并返回表达式3的结果

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c = 0;
    
    // 使用三目表达式,当a > b时c = a;反之,c = b;
    c = a > b ? a : b;
    cout << "c = " << c << endl;
    
    return 0;
}

在C++中三目运算符返回的是变量，可以继续赋值

switch语句

作用：执行多条件分支语句

语法：

switch (表达式) {
    case 结果1: 执行语句; break;
        
    case 结果2: 执行语句; break;
        
    case 结果3: 执行语句; break;
        
    case 结果4: 执行语句; break;
        
	...
        
    default: 执行语句; break;
        
}

注意：

switch语句中表达式类型只能是整型或字符型
case里如果没有break，那么程序会一直向下执行

与if语句相比，对于多条件判断时，switch的结构清晰，执行效率高，缺点是switch不可以判断区间

循环结构

while循环语句

作用：满足循环条件，执行循环语句

语法：while(循环条件) { 循环语句 }

解释：只要循环调教的结果为真，就执行循环语句

int main() {
    int a = 0;
    
    while (a < 10) {
        cout << a << endl;
        a++;
    }
    return 0;
}

注意：在执行循环语句时候，程序必须提供跳出循环的出口，否则出现死循环

do…while循环语句

作用：满足循环条件，执行循环语句

语句：do { 循环语句 } while(循环条件);

注意：与while的区别在于do…while会先执行一次循环语句，在判断循环条件

int main() {
    int a = 0;
    
    do {
        cout << a << endl;
        a++;
    } while (a < 10);
    
    return 0;
}

for循环语句

作用：满足循环条件，执行循环语句

语法：for(起始表达式; 条件表达式; 末尾表达式) { 循环语句 }

int main() {
    int a = 0;
    
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        cout << i << endl;
    }
    
    return 0;
}

嵌套循环

作用：在循环体中再嵌套一层循环，解决一些实际问题

int main() {
    // 打印行数
    for (int i = 1; i <= 9; i++) {
        for (int j = 1; j <= i; j++) {
            cout << i << " * " << j << " = " << i * j << "\t";
        }
        cout << endl;
    }
    
    return 0;
}

跳转语句

break语句

作用：用于跳出选择结构或者循环结构

break使用的时机：

出现switch条件语句中，作用是终止case并跳出switch
出现在循环语句中，作用是跳出当前的循环语句
出现在嵌套循环中，跳出最近的内层循环语句

continue语句

作用：在循环语句中，跳过本次循环中余下未执行的语句，继续执行下一次循环

int main() {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        if (i % 2 == 0) {
            continue;
        }
        cout << i << endl;
    }
    
    return 0;
}

goto语句

作用：可以无条件跳转语句

语法：goto 标记;

解释：如果标记的名称存在，执行到goto语句时，会跳转到标记的位置

int main() {
    cout << "1" << endl;
    
    goto FLAG;
    
    cout << "2" << endl;
	cout << "3" << endl;
    cout << "4" << endl;
    
    FLAG:
    
	cout << "5" << endl;

	return 0;
}

不推荐使用

数组

概述

所谓数组，就是一个集合，里面存放了相同类型的数据元素

特点：

数组中的每个数据元素都是相同的数据类型
数组是由连续的内存位置组成

一维数组

一维数组的定义方式

一维数组定义的三种方式：

数据类型数组名[数组长度];
数据类型数组名[数据长度] = {值1, 值2, ..., 值n};
数据类型数组名[] = {值1, 值2, ..., 值n};

int main() {
    int arr1[10];
    arr1[0] = 1;
    
    int arr2[10] = {1, 2, 3};
    
    int arr3[] = {1, 2, 3};
    
    cout << arr1[0] << endl;
    cout << arr2[0] << endl;
    cout << arr3[0] << endl;
    
    return 0;
}

注意：

数组元素下标从0开始
如果在初始化没有全部确定值，就使用默认值（0之类）来填充
数组命名规范与变量名命名规范一致，不要和变量重名

一维数组数组名

一维数组名称的用途：

可以统计整个数组在内存中的长度
可以获取数组在内存中的首地址

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

    cout << "一维数组所占用的内存空间:" << sizeof(arr) << endl; // 40
    cout << "一维数组中每个元素的占用内存空间:" << sizeof(arr[0]) << endl;	// 4
    cout << "一维数组元素个数:" << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;  // 10

    cout << "一维数组首地址:" << arr << endl;    // arr数组在内存中的地址编号,首地址编号
    cout << "一维数组首元素的地址:" << &arr[0] << endl;

    return 0;
}

冒泡排序

作用：最常用的排序算法，对数组内元素进行排序

比较相邻的元素，如果第一个比第二大就交换他们两个
对每一对相邻元素做同样的工作，执行完毕后，找到第一个最大值
重复以上步骤，每次比较次数-1，直到不需要比较

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

    for (int i = 0; i < 10 - 1; i++) {
        for (int j = 0; j < 10 - 1 - i; j++) {
            if (arr[j] > arr[j + 1]) {
                int temp = arr[j];
                arr[j] = arr[j + 1];
                arr[j + 1] = temp;
            }
        }
    }

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        cout << arr[i] << endl;
    }
    // c++11中优化的range-based for loop,避免了在程序使用时越界
    //    for (int v: arr) {
    //        cout << v << endl;
    //    }

    return 0;

}

二维数组

二维数组就是在一维数组上，多增加了一个维度

二维数组的定义方式

二维数组定义的四种方式：

数据类型数组名[行数][列数];

数据类型 数组名[行数][列数] = {{数据1, 数据2, ...}, {数据3, 数据4}, ...};`
- `数据类型 数组名[行数][列数] = {数据1, 数据2, 数据3, 数据4, ...};`
- `数据类型 数组名[][列数] = {数据1, 数据2, 数据3, 数据4, ...};`

一般我们建议使用第二种方式，更加直观表达，提高代码可读性

int main() {
    int arr1[2][3];
    int arr2[2][3] = {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6}
    };
    int arr3[2][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
    int arr4[][3] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
    return 0;
}


#### 二维数组数组名

- 查看二维数组所占内存空间
- 获取二维数组首地址

int main() {
    int arr[2][3] = {
        {1, 2, 3},
        {4, 5, 6}
    };
    
    cout << "二维数组所占内存空间:" << sizeof(arr) << endl;	// 24
    cout << "二维数组一行所占内存空间:" << sizeof(arr[0]) << endl;	//12
    cout << "二维数组元素所占内存空间:" << sizeof(arr[0][0]) << endl;	//4
    cout << "二维数组的行数:" << sizeof(arr) / sizeof(arr[0]) << endl;	//2
    cout << "二维数组的列数:" << sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]) << endl;	//3
    cout << "二维数组元素个数:" << sizeof(arr) / sizeof(arr[0][0]) << endl;	// 6
    
    cout << "二维数组的地址:" << arr << endl;
    cout << "二维数组第一行的首地址:" << arr[0] << endl;
    cout << "二维数组第二行的首地址:" << arr[1] << endl;
    cout << "二维数组首元素地址:" << &arr[0][0] << endl;
    
    return 0;
}


## 函数

### 概述

**作用：**将一段经常使用的代码封装起来，减少重复代码

一个较大的程序，一般分为若干个程序块，每个模块实现特定的功能

### 函数的定义

函数的定义一般分为5个步骤：

- 返回值类型
- 函数名
- 参数列表
- 函数体语句
- return 表达式

**语法：**

返回值类型 函数名(参数列表) {
    函数体语句;
    return 表达式;
}


int add(int a, int b) {
    return a + b;
}


### 函数的调用

**功能：**使用定义好的函数

**语法：**`函数名(参数)`

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int c = add(1, 2);
    
    cout << c << endl;

    return 0;
}


### 值传递

- 所谓值传递，就是函数调用时实参将数值传入给形参
- 值传递时，如果形参发生改变，并不会影响实参

void swap(int a, int b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
    cout << "swap:a = " << a << ", b = " << b << endl;
}

int main() {
    int num1 = 10;
    int num2 = 20;
    
    cout << "main1:num1 = " << num1 << ", num2 = " << num2 << endl;
    swap(num1, num2);
    cout << "main2:num1 = " << num1 << ", num2 = " << num2 << endl;
    
    return 0;
}


### 函数的常见样式

常见的函数样式有4中

- 无参无返
- 有参无返
- 无参有返
- 有参有返

### 函数的声明

**作用：**告诉编译器函数名称及如何调用函数，函数的实际主体可以单独定义

函数的声明可以多次，但是函数的定义只能有一次

// 声明,可以有多次
int max(int a, int b);
int max(int a, int b);
// 定义,只能有一次
int max(int a, int b) {
    return a > b ? a : b;
}


### 函数的分文件编写

**作用：**让代码结构更加清晰

函数分文件编写一般有4个步骤：

- 创建后缀名为.h的头文件
- 创建后缀名为.cpp的源文件
- 在头文件中写函数的声明
- 在源文件中写函数的定义

// swap.h文件
#include <iostream>
using namespace std;

// 实现两个数字交换的函数声明
void swap(int a, int b);


// swap.cpp文件
#include "swap.h"

void swap(int a, int b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
    cout << "swap:a = " << a << ", b = " << b << endl;
}


## 指针

### 指针的基本概念

**作用：**可以通过指针间接访问内存

- 内存编号从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

**语法：**`数据类型 *变量名;`

int main() {
    int a = 10;
    int *p = &a;
    
    cout << p << endl;
    
    return 0;
}


### 指针所占的内存空间

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

int main() {
    int a = 10;
    int *p = &a;
    
    cout << *p << endl;
    cout << "sizeof(p) = " << sizeof(p) << endl;
    cout << "sizeof(char *) = " << sizeof(char *) << endl;
    cout << "sizeof(float *) = " << sizeof(float *) << endl;
    cout << "sizeof(double *) = " << sizeof(double *) << endl;
    
    return 0;
}


32为操作系统下，指针占用4个字节空间；在64位操作系统下，指针占用8个字节空间

### 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

int main() {
    int *p = nullptr;
    
    // 访问空指针报错
    // 0 ~ 255之间的内存编号是系统占用的,因此不可以访问
    cout << *p << endl;
    
    return 0;
}


**野指针：**指针变量指向非法的内存空间

int main() {
    int *p = (int *)0x1100;
    
    // 访问野指针报错
    cout << *p << endl;
    
    return 0;
}


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：

- const修饰指针 ---常量指针
- const修饰常量 ---指针常量
- const既修饰指针，又修饰常量

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    
    // const修饰指针,常量指针
    // 指针的指向可以修改,但是指针指向的值不可以修改
    const int *p1 = &a;
    p1 = &b;	// 正确
   	// *p1 = 100;	// 报错
    
    // const修饰常量,指针常量
    // 指针的指向不可以修改,但是指针指向的值可以修改
    int *const p2 = &a;
    // p2 = &b;	// 报错
    *p2 = 100;	// 正确
    
    // const既修饰指针，又修饰常量
    // 指针的指向和指针指向的值都不可修改
    const int *const p3 = &a;
    // p2 = &b;	// 报错
    // *p1 = 100;	// 报错
    
    return 0;    
}


### 指针和数组

**作用：**利用指针访问数组中的元素

int main() {
    int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
    
    int *p = arr;	// 指向数组的指针,数组指针
    
    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++;
    }
    
    return 0;    
}


### 指针和函数

**作用：**利用指针作函数参数，可以修改实参的值

// 值传递
void swap1(int a, int b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

// 地址传递
void swap2(int *a, int *b) {
    int p = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    
    swap(a, b);
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    
    swap(&a, &b);
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
    
    return 0;
}


如果不想修改实参，就使用值传递；如果希望修改实参，就使用地址传递

## 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, 成员2...}
- 定义结构体时顺便创建变量

// 结构体定义
struct Student {
    string name;    // 姓名
    int age = -1;   // 年龄
    int score = -1; // 分数
};

int main() {
    struct Student student1;
    student1.name = "santidadday";
    student1.age = 20;
    student1.score = 80;

    struct Student student2 = {"santidadday", 20, 80}
    return 0;
}


结构体变量创建时，可以省略struct：`Student s1;`直接创建变量

结构体在定义时，不可以省略struct

结构体变量利用操作符"."访问成员

### 结构体数组

**作用：**将自定义的结构体放入数组中方便维护

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

// 结构体定义
struct Student {
    string name;    // 姓名
    int age = -1;   // 年龄
    int score = -1; // 分数
};

int main() {
    struct Student arr[3] = {
        {"张三", 18, 90},
        {"李四", 19, 80},
        {"王五", 18, 85}
    };
    
    arr[2].name = "赵六";
    arr[2].age = 20;
    arr[2].score = 75;
    
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        cout << "name: " << arr[i].name << " age: " << arr[i].age << " score: " << arr[i].score << endl;
    }
    
    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

// 结构体定义
struct Student {
    string name;    // 姓名
    int age = -1;   // 年龄
    int score = -1; // 分数
};

int main() {
    struct Student student1 = {"张三", 18, 90};
	struct Student *p = &student1;
    
    cout << "name: " << p->name << " age: " << p->age << " score: " << p->score << endl;
    
    return 0;
}

结构体嵌套

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生，一个老师的结构体中，记录一个学生的结构体

struct Student {
    string name;    // 姓名
    int age = -1;   // 年龄
    int score = -1; // 分数
};

struct Teacher {
    int id = -1;	// 职工编号
    string name;	// 教师姓名
    int age = -1;	// 教师年龄
    struct Student student;	// 子结构体,学生
};

int main() {
    struct Teacher t;
    t.id = 10000;
    t.name = "王老师";
    t.age = 40;
    t.student.name = "张三";
    t.student.age = 18;
    t.student.score = 90;
    
    cout << "老师id:" << t.id << endl;
    cout << "老师name:" << t.name << endl;
    cout << "老师age:" << t.age << endl;
    
    cout << "老师的学生name:" << t.student.name << endl;
    cout << "老师的学生age:" << t.student.age << endl;
    cout << "老师的学生score:" << t.student.score << endl;
    
    return 0;
}

结构体做函数参数

作用：将结构体作为参数向函数中传递

两种传递方式：

值传递
地址传递

// 值传递
struct Student {
    string name;    // 姓名
    int age = -1;   // 年龄
    int score = -1; // 分数
};

void printStudent(struct Student student) {
    // 结构体值传递,在函数内改变数据并不会影响主函数中数据
    student-> = 19;
    cout << "printStudent:" << endl;
    cout << "name: " << student.name << " age: " << student.age << " score: " << student.score << endl;
}

int main() {
    struct Student student = {"张三", 18, 90};
    
    printStudent(student);
    
    cout << "main:" << endl;
    cout << "name: " << student.name << " age: " << student.age << " score: " << student.score << endl;
    
    return 0;
}

// 地址传递
struct Student {
    string name;    // 姓名
    int age = -1;   // 年龄
    int score = -1; // 分数
};

void printStudent(struct Student *student) {
    // 结构体地址传递,在函数内改变数据会影响主函数中数据
    student-> = 19;
    cout << "printStudent:" << endl;
    cout << "name: " << student->name << " age: " << student->age << " score: " << student->score << endl;
}

int main() {
    struct Student student = {"张三", 18, 90};
    
    printStudent(&student);
    
    cout << "main:" << endl;
    cout << "name: " << student.name << " age: " << student.age << " score: " << student.score << endl;
    
    return 0;
}

结构体中const使用场景

作用：用const来防止误操作

struct Student {
    string name;    // 姓名
    int age = -1;   // 年龄
    int score = -1; // 分数
};

// 将函数中的形参改为指针,可以减少内存空间
// 但是在地址传递过程中,如果函数内部对参数改变,主函数中也会受到影响
// 当我们加入const后,可以防止在函数内对参数进行操作
void printStudent(const struct Student *student) {
    cout << "printStudent:" << endl;
    cout << "name: " << student->name << " age: " << student->age << " score: " << student->score << endl;
}

int main() {
    struct Student student = {"张三", 18, 90};

    printStudent(&student);

    cout << "main:" << endl;
    cout << "name: " << student.name << " age: " << student.age << " score: " << student.score << endl;

    return 0;
}

C++核心编程

本阶段主要针对C++面向对象编程技术进行学习

程序内存模型

C++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
全局区：存放全局变量和静态变量以及常量
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

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exe的可执行程序，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：

存放全局变量、静态变量和常量（局部常量不在全局区）
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

总结：

C++中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
全局区中存放的全局变量、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，不存放局部常量

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

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C++中主要利用new在堆区开辟内存

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

int main() {
    int *p = func();
    
    cout << *p << endl;
    
    return 0;
}

new运算符

C++中利用new操作符在堆区开辟数据

堆区开辟的数据，有程序员手动开辟，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

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

int main() {
    int *p = func();
    
    cout << *p << endl;
    
    delete p;
    // 内存已经被释放,再次访问为非法操作
    // cout << *p << endl;
    
    return 0;
}

void func() {
    // 创建数组
    int *arr = new int[10];

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

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

    // 释放数组的时候需要增加中括号
    delete[] arr;
}

int main() {
    func();

    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;

int main() {
    int a = 10;
    int &b = a;
    
    cout << "a = " << a << endl;	// 10
    cout << "b = " << b << endl;	// 10
    
    b = 100;
    
    cout << "a = " << a << endl;	// 100
    cout << "b = " << b << endl;	// 100
    
    return 0;
}

引用的注意事项

引用必须初始化
引用在初始化后，不可以改变

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    // int &c;	// 错误,引用必须初始化
    int &c = a;
    c = b;	// 这个是赋值操作不是更改引用操作
    
    cout << "a = " << a << endl;	// 20
    cout << "b = " << b << endl;	// 20
    cout << "c = " << c << endl;	// 20
    
    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

// 值传递
void swap01(int a, int b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}
// 地址传递
void swap02(int *a, int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}
// 引用传递
void swap03(int &a, int &b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    
    swap01(a, b);
    cout << "a1 = " << a << endl;	// 10
    cout << "b1 = " << b << endl;	// 20
    
    a = 10;
    b = 20;
    swap02(&a, &b);
    cout << "a2 = " << a << endl;	// 20
    cout << "b2 = " << b << endl;	// 10
    
    a = 10;
    b = 20;
    swap03(a, b);
    cout << "a3 = " << a << endl;	// 20
    cout << "b3 = " << b << endl;	// 10
    
    return 0;    
}

引用做函数返回值

作用：引用是可以作为函数返回值存在的

注意：

不要返回局部变量的引用
函数调用作为左值

int &func01() {
    int a = 10;
    // 返回局部变量,非法操作
    return a;
}

int &func02() {
    static int a = 20;
    return a;
}

int main() {
    int &ref = func02();
    cout << "ref = " << ref << endl;	// 20
    
    func02() = 1000;	// 如果函数的返回值是引用,这个函数的调用可以作为左值
    cout << "ref = " << ref << endl;	// 1000
    
    return 0;
}

引用的本质

本质：在C++内部实现是一个指针常量

int main() {
    int a = 10;
    int &b = a;
    int *const p = &a;
    
    cout << "a = " << a << endl;	// 10
    cout << "b = " << b << endl;	// 10
    cout << "*p = " << *p << endl;	// 10

    b = 20;
    cout << "a = " << a << endl;	// 20
    cout << "b = " << b << endl;	// 20
    cout << "*p = " << *p << endl;	// 20
        
    *p = 30;
    cout << "a = " << a << endl;	// 30
    cout << "b = " << b << endl;	// 30
    cout << "*p = " << *p << endl;	// 30
    
    return 0;
}

C++推荐使用引用技术，因为语法方便。其本质是指针常量，但是所有的指针操作编译器都已经完成

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，防止形参被改变

void printValue(const int &a) {
    // a += 10;
    cout << "a = " << a << endl;
}

int main() {
    int a = 10;
    
    printValue(a);
    
    return 0;
}

函数进阶

默认参数

在C++中，函数的形参列表中的形参可以有默认值的

语法：返回值类型函数名 (参数 = 默认值) { }

int func(int a = 10, int b = 20);
int func(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    int c = func();
    cout << "c = " << c << endl;	// 30
    
    int d = func(20, 20);
    cout << "d = " << d << endl;	// 40
    
    return 0;
}

注意：

如果函数的声明有了默认参数，函数的实现就不能有默认参数（声明和实现只能有一个有默认参数）
如果某个位置已经有了默认参数，那么从这个位置往后的所有参数都必须有默认值

占位参数

C++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) { }

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

int main() {
    func(10, 20);
    return 0;
}

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

void func() {
    cout << "func()" << endl;
}

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

void func(double a) {
    cout << "func(double a)" << endl;
}

void func(int a, double b) {
    cout << "func(int a, double b)" << endl;
}

void func(double a, int b) {
    cout << "func(double a, int b)" << endl;
}

int main() {
    int c1 = 10;
    double c2 = 3.14;
    
    func();
    func(c1);
    func(c2);
    func(c1, c2);
    func(c2, c1);
    
    return 0;
}

注意事项

引用作为重载条件
函数重载碰到函数默认参数会导致二义性

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

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

int main() {
    int a = 10;
    
    func(a);	// 调用第一个
    func(10);	// 调用第二个
    
    return 0;
}

类和对象

C++面向对象的三大特性：封装、继承、多态

C++认为万事万物皆是对象，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…

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

封装

封装的意义

封装是C++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
将属性和行为加一权限控制

封装意义一：在设计的时候，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}

// 设计一个圆类,求圆的周长
// 圆周率
const double PI = 3.14;

class Circle {
    //访问权限
public:    // 公共权限
    // 属性
    int m_Radius;

    // 行为
    // 获取圆的周长
    double CalculateLenth() {
        return 2 * PI * m_Radius;
    }

};

int main() {
    // 通过圆类创建具体的圆
    Circle c1;
    c1.m_Radius = 10;
    cout << "圆的周长为:" << c1.CalculateLenth() << endl;
}

类中属性和行为统一称为成员

属性：成员属性、成员变量

行为：成员函数、成员方法

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：

公共权限：public
保护权限：protected
私有权限：private

// 公共权限:成员在类内可以访问,类外可以访问,派生类可以访问
// 保护权限:成员在类内可以访问,类外不可以访问,派生类可以访问
// 私有权限:成员在类内可以访问,类外不可以访问,派生类不可以访问
class Person {
public:
    // 公共权限
    string m_Name;
protected:
    // 保护权限
    string m_Car;
private:
    // 私有权限
    string m_Password;
    
public:
    void func() {
        m_Name = "张三";
        m_Car = "拖拉机";
        m_Password = "123456";
    }
};

int main() {
    Person p1;
    p1.m_Name = "李四";
    // 保护权限/私有权限的内容在类外不能访问
	// p1.m_Car = "奔驰";
    
    return 0;
}

struct和class区别

在C++中struct和class的唯一区别就自安于默认的访问权限不同

区别：

struct默认去权限为公共
class默认权限为私有

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

class Person {
public:
    // 姓名设置可以读可以写
    // 设置姓名
    void SetName(string name) {
        m_Name = name;
    }
    // 获取姓名
    string GetName() {
        return m_Name;
    }
    
    // 设置年龄
    void SetAge(int age) {
        if (age < 0 || age > 150) {
            m_Age = 0;
            cout << "WARING:年龄输入有误" << endl;
            return;
        }
        m_Age = age;
    }
    // 获取年龄
    int GetAge() {
        return m_Age;
    }
    
    // 设置对象
    void SetLover(string lover) {
        m_Lover = lover;
    }
private:
    // 设置为可读可写
    string m_Name;
    // 只读年龄
    int m_Age;
    // 只写对象
    string m_Lover;
};

int main() {
    Person p1;
    p.SetName("张三");
    cout << "姓名为:" << p.GetName() << endl;
    
    cout << "年龄为:" << p.GetAge() << endl;
    
    p.SetLover("李四");
    
    return 0;
}

对象初始化和清理

生活中我们带的电子产品基本都会有出厂设置，在某一天我们不用的时候一会删除一些自己信息数据保证安全
C++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的
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

C++利用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己调用，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，因此如果我们不提供构造函数和析构函数，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赋值，构造函数由编译器自己调用，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() {}

构造函数没有返回值也不写void
函数名称与类型相同
构造函数可以有参数，因此可以发生重载
程序在调用对象时候会自动调用构造，无需手动调用，而且只会调用一次

析构函数语法：~类名() {}

析构函数没有返回值也不写void
函数名称与类名相同，在名称前加上符号~
析构函数不可以有参数，因此不可以发生重载
程序在对象销毁前会自动调用析构函数，无需手动调用，而且只会调用一次

class Person {
public:
    // 构造函数
    Person() {
        cout << "Person 构造函数调用" << endl;
    }
    
    // 析构函数
    ~Person() {
        cout << "Person 析构函数调用" << endl;
    }
};

void test() {
    Person p;	// 创建在栈上
}

int main() {
    test();
    
    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

class Person {
public:
    // 无参构造函数
    Person() {
        cout << "Person 无参构造函数调用" << endl;
    }
    
    // 有参构造函数
    Person(int age) {
        m_Age = age;
        cout << "Person 有参构造函数调用" << endl;
    }
    
    // 拷贝构造函数
    Person(const Person &p) {
        // 将传入的对象的参数全部拷贝到此对象
        m_Age = p.m_Age;
        cout << "Person 拷贝构造函数调用" << endl;
    }
    
    // 析构函数
    ~Person() {
        cout << "Person 析构函数调用" << endl;
    }
    
    int m_Age;
};

void test() {
    // 括号法
    Person p1;	// 无参构造/默认构造
    Person p2(10);	// 有参构造
    Person p3(p2);	// 拷贝构造
    // 在调用默认构造/无参构造函数时不需要加()
    // Person p1(); 编译器认为是一个函数的声明,不会认为在湖仓健对象

    // 显示法
    Person p4;	// 无参构造
    Person p5 = Person(10);	// 有参构造
    Person p6 = Person(p5);	// 拷贝构造
    Person(10);	// 匿名对象,当前行执行结束后,系统会立即回收匿名对象
    // 不要利用拷贝构造函数初始化匿名对象
    // Person(p6); 编译器认为Person(p6) == Person p6;

    // 隐式转换法
    Person p7 = 10;	// 有参构造
    // 相当于Person p7 = Person(10);
    Person p8 = Person(p7);	// 拷贝构造
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

拷贝构造函数调用时机

C++中拷贝构造函数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的对象
值传递的方式给函数参数传值
以值方式返回局部对象

class Person {
public:
    // 无参构造函数
    Person() {
        cout << "Person 无参构造函数调用" << endl;
    }
    
    // 有参构造函数
    Person(int a) {
        m_Age = a;
        cout << "Person 有参构造函数调用" << endl;
    }
    
    // 拷贝构造函数
    Person(const Person &p) {
        // 将传入的对象的参数全部拷贝到此对象
        m_Age = p.m_Age;
        cout << "Person 拷贝构造函数调用" << endl;
    }
    
    // 析构函数
    ~Person() {
        cout << "Person 析构函数调用" << endl;
    }
    
    int m_Age;
};

// 使用一个已经创建完毕的对象来初始化一个新的对象
void test01() {
    Person p1(20);
    Person p2(p1);
}

// 值传递的方式给函数参数传值
void doWork01(Person p) {
    
}
void test02() {
    Person p;	// 无参构造调用
    doWork01(p);	// 拷贝构造调用
}

// 以值方式返回局部对象
Person doWork02() {
    Person p1;	// 无参构造调用
    return p1;	// 拷贝构造调用
}
void test03() {
    Person p = doWork();
}

int main() {
    test01();
    test02();
    test03();
    return 0;
}

构造函数的调用规则

默认情况下，C++编译器至少给一个类添加3个函数

默认构造函数（无参，函数体为空）
默认析构函数（无参，函数体为空）
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，C++不在提供默认无参构造函数，但是会提供默认拷贝构造
如果用户定义拷贝构造函数，C++不会再提供其他构造函数

深拷贝与浅拷贝

浅拷贝：简单的赋值拷贝操作

深拷贝：在堆区重新申请空间，进行拷贝操作

class Person {
public:
    // 无参构造函数
    Person() {
        cout << "Person 无参构造函数调用" << endl;
    }
    
    // 有参构造函数
    Person(int age, int height) {
        m_Age = age;
        m_Height = new int(height);	// 堆区数据
        cout << "Person 有参构造函数调用" << endl;
    }
    
    // 自己实现拷贝构造函数解决浅拷贝带来问题
    Person(const Person &p) {
        cout << "Person 拷贝构造函数调用" << endl;
        m_Age = p.m_Age;
        // m_Height = p.m_Height; 编译器默认的拷贝构造函数执行的代码
        // 深拷贝操作
        m_Height = new int(*p.m_Height);
    }
    
    // 析构函数
    ~Person() {
        // 将堆区开辟的数据释放操作
        if (m_Height != nullptr) {
            delete m_Height;
            m_Height = nullptr;
        }
        cout << "Person 析构函数调用" << endl;
    }
    
    int m_Age;
    int *m_Height;
};

void test01() {
    Person p1(19, 180);
    cout << "p1年龄为:" << p1.m_Age << " 身高为:" << *p1.m_Height << endl;
    
    Person p2(p1);
    cout << "p2年龄为:" << p2.m_Age << " 身高为:" << *p1.m_Height << endl;
}

int main() {
    test01();
    return 0;
}

如果属性中有在堆区开辟的，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：用来初始化属性

语法：构造函数(): 属性1(值1), 属性2(值2),...{}

class Person {
public:
    Person(int a, int b, int c): m_A(a), m_B(b), m_C(c){
    }
    int m_A;
    int m_B;
    int m_C;
};

void test() {
    Person p(10, 20, 30);
    cout << "m_A:" << p.m_A << endl;
    cout << "m_B:" << p.m_B << endl;
    cout << "m_C:" << p.m_C << endl;
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

类对象作为成员

C++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

class A {
};

class B {
    A a;
};

B类中有对象A作为成员，A为对象成员

当其他类对象作为本类成员，构造时先构造类对象，再构造本类成员（在创建B类时，先构造A，后构造B）

当其他类对象作为本类成员，析构时先先析构本类，在析构类对象（在析构B类时，先析构B，后析构A）

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
- 所有对象共享统一函数
- 静态成员函数只能访问静态成员变量

// 静态成员变量
class Person {
public:
    static int sm_A;
    
};

int Person::sm_A = 100;

// 通过类创建对象进行访问静态成员变量
void test01() {
    Person p;
    cout << p.sm_A << endl;	// 100
    
    Person p2;
    p2.m_A = 200;
    cout << p.sm_A << endl;	// 200
}

// 通过类名进行访问静态成员变量
void test02() {
    cout << Person::sm_A << endl;	// 200
}

int main() {
    test01();
    test02();
    return 0;
}

// 静态成员函数
class Person {
public:
	static void func() {
        cout << "func" << endl;
        // 静态成员函数只能访问静态成员变量
        sm_A = 200;
    }
    static int sm_A;
};

int Person::sm_A = 100;

void test() {
    // 通过对象访问
    Person p;
    p.func();
    
    // 通过类名访问
    Person::func();
}

int main() {
    test();
    return 0;
}

C++对象模型和this指针

成员变量和成员函数分开存储

在C++中，类内的成员变量和成员函数分开存储

只有非静态变量才属于类的对象上

class Person {
};

void test() {
    Person p;
    // 空对象占用内存空间为1
    // C++编译器会给每个空对象分配一个字节的空间,是为了区分空对象占内存空间的位置
    cout << "sizeof(p) = " << sizeof(p) << endl;	// 1
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

class Person {
    int m_A;
};

void test() {
    Person p;
    // 对象非空情况下，不需要占位空间
    cout << "sizeof(p) = " << sizeof(p) << endl;	// 4
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

class Person {
    int m_A;
    static int sm_B;
};

int Person::sm_B = 100;

void test() {
    Person p;
    // 静态成员变量不属于类对象上
    cout << "sizeof(p) = " << sizeof(p) << endl;	// 4
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

class Person {
    int m_A;
    static int sm_B;
    void func() {
    }
};

int Person::sm_B = 100;

void test() {
    Person p;
    // 非静态成员函数不属于类对象上
    cout << "sizeof(p) = " << sizeof(p) << endl;	// 4
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

class Person {
    int m_A;
    static int sm_B;
    static void func() {
    }
};

int Person::sm_B = 100;

void test() {
    Person p;
    // 静态成员函数不属于类对象上
    cout << "sizeof(p) = " << sizeof(p) << endl;	// 4
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

this指针概念

通过上节我们知道C++中的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

问题：这一块代码是如何区分那个对象调用的自己呢？

C++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

class Person {
public:
    Person(int age) {
        // this指针解决成员冲突
        this->age = age;
    }

    Person &PersonAddAge(Person &p) {
        // 返回对象本身*this
        this->age += p.age;
        return *this;
    }

    int age;
};

void test01() {
    Person p1(19);
    Person p2(20);
    cout << "p1的年龄:" << p1.age << endl;	// 19

    p2.PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1).PersonAddAge(p1);
    cout << "p2的年龄:" << p2.age << endl;	// 77
}

int main() {
    test01();

    return 0;
}

空指针访问成员函数

C++中空指针也是可以调用成员函数的，但是要注意有没有用到this指针。如果使用到this只恨，需要加以判断保证代码的健壮性

class Person {
public:
    void ShowClassName() {
        cout << "this is Person class" << endl;
    }

    void ShowPersonAge() {
        // 报错原因是因为传入的指针为NULL
        if (this == NULL) {
            return;
        }
        cout << "age = " << this->m_Age << endl;
    }

    int m_Age;
};

void test01() {
    Person *p = nullptr;
    p->ShowClassName();
    p->ShowPersonAge();
}

int main() {
    test01();

    return 0;
}

const修饰成员函数

常函数：

成员函数加const后我们称这个函数为常函数
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

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

class Person {
public:
    // 常函数
    // this指针本质是指针常量,指针的指向是不可以修改的
    // 在成员函数后面添加const,修饰的是this的指向,让指针指向的值也不可以修改,this变为了常量指针常量
    void ShowPerson() const {
        // this m_A = 100;
        this->m_B = 200;
    }

    int m_A;
    mutable int m_B;
};

void test01() {
    Person p1;
    p1.ShowPerson();
    
    // 常对象
    const Person p2;
    // p2.m_A = 100;
    p.m_b = 200;
    p.ShowPerson();
}

int main() {
    test01();

    return 0;
}

友元

在程序中，有些私有属性也想让类外特殊的一些函数或类进行访问，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

class Building {
    // 强调goodBye函数是Building的友元,可以访问类中的私有内容
    friend void goodFriend(Building *building);

public:
    Building() {
        m_SittingRoom = "客厅";
        m_BedRoom = "卧室";
    }

public:
    string m_SittingRoom;
private:
    string m_BedRoom;
};

void goodFriend(Building *building) {
    cout << "全局函数访问public" << building->m_SittingRoom << endl;
    cout << "全局函数访问private" << building->m_BedRoom << endl;
}

void test() {
    Building building;
    goodFriend(&building);
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

类做友元

class Building {
    friend class GoodFriend;	// 将GoodFriend类作为Building类的友元,GoodFriend类可以访问Building类内私有成员

public:
    Building();

public:
    string m_SittingRoom;
private:
    string m_BedRoom;
};

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

class GoodFriend {
public:
    GoodFriend();

    void visit();
	
    // 成员变量
    Building *building;
};

GoodFriend::GoodFriend() {
    // 创建建筑物对象
    building = new Building;
}

void GoodFriend::visit() {
    cout << "GoodFriend访问Building:" << building->m_SittingRoom << endl;
    cout << "GoodFriend访问Building:" << building->m_BedRoom << endl;
}


void test() {
    GoodFriend gf;
    gf.visit();
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

成员函数做友元

class Building;

class GoodFriend {
public:
    GoodFriend();

    void visit01(); // visit01函数可以访问Building中的成员
    void visit02(); // visit02函数不可以访问Building中的成员

    // 成员变量
    Building *building;
};

class Building {
    friend void GoodFriend::visit01();

public:
    Building();

public:
    string m_SittingRoom;
private:
    string m_BedRoom;
};

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

GoodFriend::GoodFriend() {
    // 创建建筑物对象
    building = new Building;
}

void GoodFriend::visit01() {
    cout << "visit01访问Building:" << building->m_SittingRoom << endl;
    cout << "visit01访问Building:" << building->m_BedRoom << endl;
}

void GoodFriend::visit02() {
    cout << "visit02访问Building:" << building->m_SittingRoom << endl;
    // cout << "visit02访问Building:" << building->m_BedRoom << endl;
}


void test() {
    GoodFriend gf;
    gf.visit01();
    gf.visit02();
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

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

class Person {
public:
	int m_A;
    int m_B;
    // 成员函数实现
    Person operator+(Person &p) {
        Person temp;
        temp.m_A = this->m_A + p.m_A;
        temp.m_B = this->m_B + p.m_B;
        return temp;
    }
};

// 全局函数重载
Person operator+(Person &p1, Person &p2) {
    Person temp;
    temp.m_A = p1.m_A + p2.m_A;
    temp.m_B = p1.m_B + p2.m_B;
    return temp;
}

int main() {
    Person p1;
    p1.m_A = 10;
    p1.m_B = 20;

    Person p2;
    p2.m_A = 10;
    p2.m_B = 20;

    // Person p3 = p1 + p2;	// 实现p3.m_A = 20; p3.m_B = 40;
	// 成员函数重载
    Person p3 = p1.operator+(p2);
    Person p4 = p1 + p2;
    cout << "p3.m_A = " << p3.m_A << endl;
    cout << "p3.m_B = " << p3.m_B << endl;
    cout << "p4.m_A = " << p4.m_A << endl;
    cout << "p4.m_B = " << p4.m_B << endl;
    
    // 全局函数重载
    Person p5 = operator+(p1, p2);
    Person p6 = p1 + p2;
    cout << "p5.m_A = " << p5.m_A << endl;
    cout << "p5.m_B = " << p5.m_B << endl;
    cout << "p6.m_A = " << p6.m_A << endl;
    cout << "p6.m_B = " << p6.m_B << endl;
    
    
    return 0;
}

总结：

对于内置的数据类型的表达式的运算符是不可能改变的
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

class Person {
    friend ostream &operator<<(ostream &out, Person &p);
public:
    Person(int a, int b) {
        m_A = a;
        m_B = b;
    }

private:
    int m_A;
    int m_B;
};

// 只能通过全局函数重载左移运算符
ostream &operator<<(ostream &out, Person &p) {
    out << "m_A = " << p.m_A << endl << "m_B = " << p.m_B;
    return out;
}

void test() {
    Person p(10, 20);
	
    // 指写对象就可输出对象内内容,需要使用到左移运算符重载
    cout << p << endl;
}

int main() {
    test();

    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

// 前置++
class MyInteger {
    friend ostream &operator<<(ostream &out, MyInteger &myint);

public:
    MyInteger() {
        m_Num = 0;
    }

    // 重载++运算符
    MyInteger &operator++() {   // 返回引用是为了在一个数据上进行操作
        m_Num++;
        return *this;
    }
    
private:
    int m_Num;
};

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

void test01() {
    MyInteger myint;
    cout << ++myint << endl;

}

int main() {
    test01();
    
    return 0;
}

// 后置++
class MyInteger {
    friend ostream &operator<<(ostream &out, MyInteger myint);

public:
    MyInteger() {
        m_Num = 0;
    }

    // 重载++运算符
    MyInteger operator++(int) { // int是占位参数,可以用于区分前置和后置递增
        // 先记录结果
        MyInteger temp = *this;
        // 递增
        m_Num++;
        // 记录结果返回
        return temp;
    }

private:
    int m_Num;
};

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

void test02() {
    MyInteger myint;
    cout << myint++ << endl;
}

int main() {
    test02();
    
    return 0;
}

总结：前置递增返回的是引用，后置递增返回值

赋值运算符重载

C++编译器至少给一个类添加了4个函数

默认构造函数（无参，函数体为空）
默认易购函数（无参，函数体为空）
默认拷贝构造函数，对属性进行值拷贝
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，做赋值操作是也会出现深浅拷贝问题

class Person {
public:
    Person(int age) {
        m_Age = new int(age);
    }


    Person &operator=(Person &p) {
        // 编译器提供的是浅拷贝
        if (m_Age != nullptrptr) {
            delete m_Age;
            m_Age = nullptrptr;
        }
        m_Age = new int(*p.m_Age);
        return *this;
    }

    ~Person() {
        if (m_Age != nullptrptr) {
            delete m_Age;
            m_Age = nullptrptr;
        }
    }
    int *m_Age;
};

void test() {
    Person p1(18);
    cout << "p1年龄为" << *p1.m_Age << endl;

    Person p2(20);
    // 赋值运算
    p2 = p1;
    cout << "p2年龄为" << *p2.m_Age << endl;

    Person p3(10);
    p3 = p2 = p1;
    cout << "p1年龄为" << *p1.m_Age << endl;
    cout << "p2年龄为" << *p2.m_Age << endl;
    cout << "p3年龄为" << *p3.m_Age << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

关系运算符重载

作用：重载搞关系运算符可以让两个自定义类型对象进行对比操作

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

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

    string m_Name;
    int m_Age;
};

void test01() {
    Person p1(18, "tom");
    Person p2(18, "tom");
    if (p1 == p2) {
        cout << "p1 == p2" << endl;
    } else {
        cout << "p1 != p2" << endl;
    }
}

int main() {
    test01();

    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
仿函数没有固定的写法非常灵活

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

class MyAdd {
public:
    int operator()(int a, int b) {
        return a + b;
    }
};

void test01() {
    MyPrint myPrint;
    myPrint("hello world!");

    MyAdd myAdd;
    cout << myAdd(10, 20) << endl;

    // 匿名函数对象
    cout << MyAdd()(10, 20) << endl;
}

int main() {
    test01();

    return 0;
}

函数调用重载在后期STL中会大量使用

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关系，例如：

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

class BasePage {
public:
    void header() {
        cout << "-----header-----" << endl;
    }

    void body() {
        cout << "-----body-----" << endl;
    }

    void footer() {
        cout << "-----footer-----" << endl;
    }
};

class Java : public BasePage {
public:
    void body() {
        cout << "-----Java body-----" << endl;
    }
};

class Python : public BasePage {
public:
    void body() {
        cout << "-----Python body-----" << endl;
    }
};

class CPP : public BasePage {
public:
    void body() {
        cout << "-----CPP body-----" << endl;
    }
};

void test() {
    Java java;
    java.header();
    java.body();
    java.footer();

    Python python;
    python.header();
    python.body();
    python.footer();

    CPP cpp;
    cpp.header();
    cpp.body();
    cpp.footer();
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

优点：减少重复代码

语法：class 子类 : 继承方式父类

继承方式

继承的三种方式：

公共继承
保护继承
私有继承

继承中的对象模型

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

class Son : public Base {
public:
    int m_D;
};

void test() {
    Son son;
    cout << sizeof(son) << endl;	// 16
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

继承中的构造和析构顺序

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

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

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

void test() {
    Son son;
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}
// Base 构造
// Son 构造
// Son 析构
// Base 析构

同名成员处理

问题：当子类中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的同名数据呢？

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

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

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

void test() {
    Son son;
    cout << "Son  m_A = " << son.m_A << endl;
    cout << "Base m_A = " << son.Base::m_A << endl;
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

同名静态成员处理

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

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

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

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

void test() {
    // 通过对象访问数据
    Son son;
    cout << "Son  sm_A = " << son.sm_A << endl;
    cout << "Base sm_A = " << son.Base::sm_A << endl;
    
    // 通过类名访问数据
    // 第一个::通过类名访问,第二个::访问Base下的成员变量
    cout << "Son  sm_A = " << Son::sm_A << endl;
    cout << "Base sm_A = " << Son::Base::sm_A << endl;
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

继承语法

C++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 ...

多继承可能引发父类中同名成员的出现，需要加作用域区分

C++实际开发中不建议使用多继承

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

class Base2 {
    Base2() {
        m_A = 200;
    }
public:
    int m_A;
};

class Son : public Base1, public Base2 {
public:
    int m_B;
};

void test() {
    Son son;
    cout << "Base1.m_A = " << son.Base1::m_A << endl;
    cout << "Base2.m_A = " << son.Base2::m_A << endl;
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

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两个派生类。这种继承被称为菱形继承，或钻石继承

class Base {
public:
	int m_Age;
};

class Child01 : virtual public Base {

};

class Child02 : virtual public Base {

};

class GrandChild : public Child01, public Child02 {

};

void test() {
    GrandChild grandChild;
    grandChild.Child01::m_Age = 20;
    grandChild.Child02::m_Age = 30;
    
    // 在继承中加入virtual关键字,将继承关系变为虚继承
    // 虚继承使用同一份数据
    cout << "grandChild.Child01::m_Age = " << grandChild.Child01::m_Age << endl;	// 30
    cout << "grandChild.Child02::m_Age = " << grandChild.Child02::m_Age << endl;	// 30
    cout << "grandChild.m_Age = " << grandChild.m_Age << endl;	//30
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

总结：

菱形继承带来的主要问题是子类继承两分相同的数据，导致资源浪费
利用虚继承可以解决菱形继承问题

多态

多态的基本概念

多态是C++面向对象三大特性之一

多态分为两类：

静态多态：函数重载好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

class Animal {
public:
    virtual void speak() {
        cout << "动物在说话" << endl;
    }
};

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

class Dog : public Animal {
public:
    void speak() {
        cout << "狗在说话" << endl;
    }
};

// 地址早绑定,在编译阶段确定函数地址
// 如果想让猫说话,那么这个函数地址就不能提前绑定,需要在运行阶段进行绑定,也就是地址晚绑定
void doSpeak(Animal &animal) {
    animal.speak();
}

void test() {
    Cat cat;
    doSpeak(cat);

    Dog dog;
    doSpeak(dog);
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

满足动态多态条件：

有继承关系
子类要重写父类的虚函数

重写：函数的返回值，函数名，参数列表完全相同

动态多态的使用：父类的指针或引用，指向子类对象

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

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

class Base {
public:
    virtual void func() = 0;
};

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

void test() {
    Son son;
    son.func();
}

int main() {
    test();
    
    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，那么父类指针再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：

可以结局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;

总结：

虚析构或纯虚析构就是用来解决父类指针释放子类对象
如果子类没有堆区数据，可以不写虚析构或纯虚析构
拥有纯虚析构函数的类也属于抽象类

文件操作

程序运行时产生的数据都是属于临时数据，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保存

C++中对文件操作需要包含头文件<fstream>

文件类型分为两种：

文本文件：文件以文本的ASCII码形式存储在计算机中
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

操作文件的三大类：

ofstream：写操作
ifstream：读操作
fstream：读写操作

文本文件

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，在创建
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：ios::out | ios::binary

ofs.is_open()函数可以判断文件是否打开成功（成功返回true）

写文件

写文件步骤如下：

包含头文件：#include <fstream>
创建流对象：ofstream ofs;
打开文件：ofs.open("文件路径", 打开方式);（使用相对路径时，文件默认在工作路径下的相对路径）
写数据：ofs << "写入的数据";
关闭文件：ofs.close();

读文件

读文件与写文件步骤相似，但是读取方式相对较多

读文件步骤如下：

包含头文件：#include <fstream>
创建流对象：ifstream ifs;
打开文件：ifs.open("文件路径", 打开方式);（使用相对路径时，文件默认在工作路径下的相对路径）
读数据：
- 创建字符数组char buf[1024];，while(ifs >> buf)
- 创建字符数组char buf[1024];，while(ifs.getline(buf, sizeof(buf)))
- 创建字符串string buf;，while(getline(ifs, buf))
- 只使用一个字符接收char c;，while((c = ifs.get()) != EOF)不推荐使用
关闭文件：ofs.close();

二进制文件

以二进制的方式对文件进行读写操作

打开文件要指定为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是读写字节数

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：ostream &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是读写字节数

C++高级编程

本阶段主要针对C++反省编程和STL技术做详细介绍，探讨C++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

C++另一种编程思想称为泛型编程，主要利用的技术就是模板

C++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：

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

void swapInt(int &a, int &b) {
    int temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

void swapDouble(double &a, double &b) {
    double temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

template<typename T>
// 声明一个模板,让编译器在后面代码中的T不要报错
void mySwap(T &a, T &b) {
    T temp = a;
    a = b;
    b = temp;
}

void test() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    // 两种方式使用函数模板
    // 方式一:自动类型推导
    mySwap(a, b);
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;

    // 方式二:显示指定类型
    mySwap<int>(a, b);
    cout << "a = " << a << endl;
    cout << "b = " << b << endl;
}

int main() {
    test();

    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，将类型参数话

函数模板的注意事项

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

普通函数与函数模板的区别

普通函数与函数模板的区别：

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

int Add01(int a, int b) {
    return a + b;
}

template<typename T>
T Add02(T a, T b) {
    return a + b;
}

void test() {
    int a = 10;
    int b = 20;
    char c = 'c';

    cout << "a + b = " << Add01(a, b) << endl;
    cout << "a + c = " << Add01(a, c) << endl;

    cout << "a + b = " << Add02<int>(a, b) << endl;
    // 自动类型推导不会发生隐式类型转换
    // cout << "a + c = " << Add02(a, c) << endl;
    cout << "a + c = " << Add02<int>(a, c) << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

普通函数与函数模板调用规则

调用规则如下：

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

void myPrint(int a, int b) {
    cout << "调用普通函数" << endl;
}

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

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

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

    // 优先普通函数
    myPrint(a, b);    // 调用普通函数
    // 空模板参数强制调用模板
    myPrint<>(a, b);    // 调用函数模板
    // 函数母模板重载
    myPrint<>(a, b, 100);    // 调用重载函数模板
    // 更好匹配
    myPrint('a', 'b');    // 调用函数模板
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

模板局限性

模板的通用性并不是万能的

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

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

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

    string m_Name;
    int m_Age;
};

template<typename T>
bool Compare(T &p1, T &p2) {
    if (p1 == p2) {
        return true;
    }
    return false;
}

template<>
bool Compare(Person &p1, Person &p2) {
    if (p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age) {
        return true;
    }
    return false;
}

void test() {
    Person p1("张三", 18);
    Person p2("张三", 18);

    bool res = Compare(p1, p2);
    if (res) {
        cout << "true" << endl;
    } else {
        cout << "false" << endl;
    }
}

int main() {
    test();

    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

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表示

语法：

template<class T>
类

解释：

template — 声明创建模板

class — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用typename代替

T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

// 类模板
template<class NameType, class AgeType>
class Person {
public:
    Person(NameType name, AgeType age) {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
    
    void ShowPerson() {
        cout << "name = " << this->m_Name << endl;
        cout << "age = " << this->m_Age << endl;
    }
    NameType m_Name;
    AgeType m_Age;
};

void test() {
    Person<string, int> p1("张三", 18);
    p1.ShowPerson();
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

类模板和函数模板区别

类模板和函数模板区别主要有两点：

类模板没有自动类型推导的使用方式
类模板在模板参数列表中可以有默认参数

// 类模板
template<class NameType, class AgeType = int>	// 可以设置默认参数
class Person {
public:
    Person(NameType name, AgeType age) {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
    
    NameType m_Name;
    AgeType m_Age;
};

void test() {
    Person<string, int> p1("张三", 18);	// 没有自动类型推导
    Person<string> p2("李四", 19);
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

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：

普通函数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

class Person01 {
public:
    void ShowPerson1() {
        cout << "Person01 Show" << endl;
    }
};

class Person02 {
public:
    void ShowPerson2() {
        cout << "Person02 Show" << endl;
    }
};

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

    // 类模板中的成员函数,在调用时确定类模板中的数据类型,从而得到调用
    void func1() {
        obj.ShowPerson1();
    }

    void func2() {
        obj.ShowPerson2();
    }
};

void test() {
    MyClass<Person01> m;
    m.func1();
    // m.func2();不可调用
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

类模板对象做函数参数

目标：类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

三种传参方式：

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

template<class T1, class T2>
class Person {
public:
    Person(T1 name, T2 age) {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }

    void ShowPerson() {
        cout << "姓名:" << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
    }

    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};

// 指定传入类型,最常规用
void printPerson1(Person<string, int> &p) {
    p.ShowPerson();
}

// 参数模板化
template<typename T1, typename T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> &p) {
    p.ShowPerson();
}

// 整个类模板化
template<typename T>
void printPerson3(T &p) {
    p.ShowPerson();
}

void test() {
    Person<string, int> p1("张三", 18);
    printPerson1(p1);
    Person<string, int> p2("李四", 19);
    printPerson2(p2);
    Person<string, int> p3("王五", 20);
    printPerson3(p3);
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意：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出父类中T的类型。如果不指定类型，编译器无法给子类分配内存。如果想灵活指出父类中T的类型，子类也需要变成类模板

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

// 子类继承的父类为类模板
// 方式一:指明父类中的类型
class Son1 : public Base<int> {
};

// 方式二:将子类也转为类模板
template<class T1, class T2>
class Son2 : public Base<T1> {
public:
    T2 n;
};

类模板成员函数类外实现

目标：在类外实现类模板成员函数

template<class T1, class T2>
class Person {
public:
    Person(T1 name, T2 age);

    void ShowPerson();

    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};

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

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

void test() {
    Person<string, int> p1("张三", 18);
    p1.ShowPerson();
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

类模板分文件编写

目标：类模板成员函数分文件编写产生的问题及解决

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：

方式一：直接包含.cpp源文件
方式二：将声明和实现写到同一个文件中，并更改该后缀为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制

// person.h
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
    Person(T1 name, T2 age);

    void ShowPerson();

    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};

// person.cpp
#include "person.h"

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

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

// main.cpp
#include "person.cpp"

void test() {
    Person<string, int> p1("张三", 18);
    p1.ShowPerson();
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

直接在主函数中包含源文件#include "person.cpp"，一般在实际开发过程中不会包含源文件

在实际开发过程中，一般约定.hpp文件为类模板文件

// person.hpp
#pragma once
#include <iostream>

using namespace std;

template<class T1, class T2>
class Person {
public:
    Person(T1 name, T2 age);

    void ShowPerson();

    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};

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

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

// main.cpp
#include "person.hpp"

void test() {
    Person<string, int> p1("张三", 18);
    p1.ShowPerson();
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

类模板与友元

目标：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

template<class T1, class T2>
class Person {
    // 全局函数类内实现
    friend void ShowPerson(Person<T1, T2> p) {
        cout << "姓名:" << p.m_Name << " 年龄:" << p.m_Age << endl;
    }
public:
    Person(T1 name, T2 age) {
    	this->m_Name = name;
    	this->m_Age = age;
	}
private:
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};

void test() {
    Person<string, int> p1("张三", 18);
    ShowPerson(p1);
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

// 让编译器知道类存在
template<class T1, class T2>
class Person;

// 全局函数类外实现
template<class T1, class T2>
void ShowPerson(Person<T1, T2> p) {
    cout << "姓名:" << p.m_Name << " 年龄:" << p.m_Age << endl;
}

template<class T1, class T2>
class Person {
    // 全局函数类内实现
    friend void ShowPerson<>(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;
};

void test() {
    Person<string, int> p1("张三", 18);
    ShowPerson(p1);
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，编译器可以直接识别

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。C++的面向对象和泛型编程思想，目前就是复用性的提升。大多数情况下，数据结构和算法都未能有一套标准，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，STL诞生

STL的基本概念

STL（Standard Template Library，标准模板库），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的六大组件

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

容器：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等，用来存放数据
算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each等
迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂
仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略
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
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容器就是将运用做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（内部顺序与自己插入时相同）
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（内部顺序可能在插入时已经进行排序）

算法：问题之解法也

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，

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：容器和算法之间的粘合剂

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

算法要通过迭代器访问容器中的元素

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、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

vector存放内置数据类型

容器：vector

算法：for_each

迭代器：vector<int>::iterator

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;

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

// vector容器存放内置数据类型
void test() {
    // 创建一个vector容器
    vector<int> v;

    // 向容器内插入数据
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);
    v.push_back(50);

    // 通过迭代器访问容器中的数据
    vector<int>::iterator itBegin = v.begin();	// 起始迭代器,指向容器中第一个元素
    vector<int>::iterator itEnd = v.end();	// 结束迭代器,指向容器中最后一个元素的下一个

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

    // 第二种遍历方式
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << endl;
    }
    
    // 第三种遍历方式
    // algorithm中内置STL提供的遍历算法
    for_each (v.begin(), v.end(), myPrint);
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

vector存放自定义数据类型

目标：实现自定义数据类型在容器中的使用

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

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

// vector容器存放自定义数据类型
void test1() {
	vector<Person> v;
    
    // 准备数据
    Person p1("aa", 10);
    Person p2("bb", 11);
    Person p3("cc", 12);
    Person p4("dd", 13);
    Person p5("ee", 14);
    
    // 向容器内添加数据
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);
    
    // 遍历容器中的数据
    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << "姓名:" << it->m_Name << " 年龄:" << it->m_Age << endl;
    }
}

// 存放自定义数据类型的指针
void test2() {
	vector<Person *> v;
    
    // 准备数据
    Person p1("aa", 10);
    Person p2("bb", 11);
    Person p3("cc", 12);
    Person p4("dd", 13);
    Person p5("ee", 14);
    
	// 向容器内添加数据
    v.push_back(&p1);
    v.push_back(&p2);
    v.push_back(&p3);
    v.push_back(&p4);
    v.push_back(&p5);
    
    // 遍历容器中的数据
    for (vector<Person *>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << "姓名:" << (*it)->m_Name << " 年龄:" << (*it)->m_Age << endl;
    }
}

int main() {
    test1();
    test2();

    return 0;
}

vector容器嵌套容器

目标：实现容器的嵌套

#include <vector>
#include <iostream>

using namespace std;

void test() {
    vector<vector<int>> v;

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

    // 向内部容器添加数据
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        v1.push_back(i + 1);    // 1, 2, 3, 4
        v2.push_back(i + 2);    // 2, 3, 4, 5
        v3.push_back(i + 3);    // 3, 4, 5, 6
        v4.push_back(i + 4);    // 4, 5, 6, 7
    }

    // 将小容器插入大容器
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
    v.push_back(v4);

    // 通过大容器遍历所有数据
    for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        // (*it)也是一个容器,对其进行遍历
        for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++) {
            cout << *vit << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

STL常用容器

string容器

string基本概念

本质：string是C++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

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

#include <iostream>
#incldue <string>

using namespace std;

void test() {
    string s1;	// 默认构造
    
    const char *str = "hello world";
    string s2(str);	// 利用char *进行构造
    cout << "s2 = " << s2 << endl;
    
    string s3(s2);	// 拷贝构造
    cout << "s3 = " << s3 << endl;
    
    string s4(10, 'a');	//
    cout << "s4 = " << s4 << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

string赋值操作

功能：给string字符串进行赋值

赋值函数原型：

string &operator=(const char *s);char *类字符串赋值给当前字符
string &operator=(const string &s);把字符串s赋给当前字符串
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

void test() {
    string str1;
    str1 = "hello world";
    cout << "str1 = " << str1 << endl;	// hello world
    
    string str2;
    str2 = str1;
    cout << "str2 = " << str2 << endl;	// hello world
    
    string str3;
    str3 = 'h';
    cout << "str3 = " << str3 << endl;	// h
    
    string str4;
    str4.assign("hello world");
    cout << "str4 = " << str4 << endl;	// hello world
    
    string str5;
    str5.assign("hello world", 5);
    cout << "str5 = " << str5 << endl;	// hello
    
    string str6;
    str6.assign(str5);
    cout << "str6 = " << str6 << endl;	// hello
    
    string str7;
    str7.assign(5, 'c');
    cout << "str7 = " << str7 << endl;	// ccccc
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

总结：string的赋值方式很多，operator=方式使用较多

string字符串拼接

功能：实现在字符串末尾拼接字符串

拼接函数原型：

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)将会字符串s连接到当前字符串结尾
string &append(const char *s, int n)将会字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾
string &append(const string &str)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

void test() {
    string str1 = "hello ";
    str1 += "world";
    cout << "str1 = " << str1 << endl;	// hello world
    
    string str2 = "!!!!";
    str1 += str2;
    cout << "str1 = " << str1 << endl;	// hello world!!!!
    
    string str3 = "C++";
    str3.append("是最好的语言");
    cout << "str3 = " << str3 << endl;	// C++是最好的语言
    
    str3.append(str2, 2);
    cout << "str3 = " << str3 << endl;	// C++是最好的语言!!
    
    str2.append(str1, 6, 5);
    cout << "str2 = " << str2 << endl;	// !!!!world
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

string字符串查找和替换

功能：

查找：查找指定字符串是否存在
替换：在指定位置替换字符串

查找和替换函数原型：

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位置开始查找s的前n个字符第一次出现的位置
int find(const char c, int pos = ) const;查找字符c第一次出现位置
int rfind(const string &str, int pos = 0) const;查找str最后一次出现位置，从pos开始查找
int rfind(const char *s, int pos = 0) 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位置开始查找s的前n个字符最后一次出现的位置
int rfind(const char c, int pos = ) 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n个字符为字符串s

void test1() {
    // 查找子串,没有返回-1
    string str1 = "adebcdefdeg";
    cout << str1.find("de") << endl;	// 1

    cout << str1.find("de", 3) << endl;	// 5

    cout << str1.rfind("de") << endl;	// 8
}

void test2() {
    // 从pos开始的n个字符串替换为新字符串
    string str1 = "abcdef";
    // 将pos = 1位置起的3个字符串换为1111
    str1.replace(1, 3, "1111");	// a1111ef
    cout << "str1 = " << str1 << endl;
}

int main() {
    test1();
    test2();

    return 0;
}

总结：

find查找开始的，rfind查找结尾的
find找到的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

string字符串比较

功能：字符串之间的比较

比较方式：字符串比较是按字节ASCII码进行对比

=返回0
>返回1
<返回-1

比较函数原型：

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

void test() {
    string str1 = "hello";
    string str2 = "hello";
    string str3 = "world";
    
    if (str1.compare(str2) == 0) {	// str1 = str2
        cout << "str1 = str2" << endl;
    } else if (str1.compare(str2) == -1) {
        cout << "str1 < str2" << endl;
    } else {
        cout << "str1 > str2" << endl;
    }
    
    if (str1.compare(str3) == 0) {	// str1 < str3
        cout << "str1 = str3" << endl;
    } else if (str1.compare(str3) == -1) {
        cout << "str1 < str3" << endl;
    } else {
        cout << "str1 > str3" << endl;
    }
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

总结：compare一般用于比较两字符串是否相等

string字符存取

string中单个字符存取方式有两种

char &operator[](int n);通过[]方式取字符串
char &at(int n);通过at方式获取字符串

void test() {
    string str = "hello world";
    
    // 通过[]访问单个字符
    for (int i = 0; i < str.size(); i++) {
        cout << str[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    
    // 通过at方法访问单个字符
    for (int i = 0; i < str.size(); i++) {
        cout << str.at(i) << " ";
    }
    cout << endl;
    
    // 修改单个字符
    str[5] = '@';
    cout << str << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

string字符串插入和删除

功能：对string字符串进行插入和删除字符操作

插入和删除函数原型：

string &insert(int pos, const char *s); 插入字符串
string &insert(int pos, const string &s); 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

void test() {
    string str = "hello";
    
    str.insert(1, "111");
    cout << "str = " << str << endl;	// h111ello
    
    str.erase(1, 3);
    cout << "str = " << str << endl;	// hello
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

string子串获取

功能：从字符串中获取想要的子串

子串获取函数原型：

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

void test() {
    string str = "abcdef";
    string subStr = str.substr(1, 3);
    cout << "subStr = " << subStr << endl;	// bcd
    
    string email = "santidadday@xx.com";
    int tag = email.find('@');
    string userName = email.substr(0, tag);
    cout << "userName = " << userName << endl;	// santidadday
}

int main() {
    test();

    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，而是找到更大的内存空间，然后将原数据拷贝到新的空间，释放原空间
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：创建vector容器

构造函数原型：

vector<T> v;采用模板实现类，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);拷贝构造将n个elem拷贝给本身
vector(const vector &vec);拷贝构造函数

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(const vector<int> &v) {
    for (vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    // 默认构造
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    // 通过区间方式进行构造
    vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v2);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    // 通过n个elem构造
    vector<int> v3(10, 100);
    printVector(v3);    // 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100

    // 拷贝构造
    vector<int> v4(v3);
    printVector(v4);    // 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
}

int main() {
    test();

    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：给vector容器进行赋值

赋值函数原型：

vector &operator=(const vector &vec);重写等号操作符
assign(beg, end);将[beg, end]区间中的数据开呗赋值给本身
assign(n, elem);将n个elem拷贝赋值给本身

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(const vector<int> &v) {
    for (vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    // 通过=赋值
    vector<int> v2;
    v2 = v1;
    printVector(v2);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    // 通过assign
    vector<int> v3;
    v3.assign(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v3);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    // 拷贝n个elem
    vector<int> v4;
    v4.assign(10, 100);
    printVector(v4);    // 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
}

int main() {
    test();

    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：对vector容器的容量和大小操作

容量和大小函数原型：

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；若容器变短，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填充新位置；若容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(const vector<int> &v) {
    for (vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    
    if (v1.empty()) {	// 为真,代表容器为空
        cout << "v1为空" << endl;
    } else {
        cout << "v1不为空" << endl;
        
        cout << "容量为:" << v1.capacity() << endl;
        cout << "元素个数为:" << v1.size() << endl;	// 10
    }
    
    // 重新指定大小,默认使用0填充
    v1.resize(15);
    printVector(v1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0
    
    v1.resize(5);
    printVector(v1);	// 0 1 2 3 4
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

vector插入和删除

功能：对vector容器进行插入、删除操作

插入删除函数原型：

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

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(const vector<int> &v) {
    for (vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    
    v1.pop_back();
    printVector(v1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8
    
    // 迭代器位置插入
    v1.insert(v1.begin(), 100);
    printVector(v1);	// 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8
    
    // 删除
    v1.erase(v1.begin());
    printVector(v1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8
    
    // 清空
    v1.clear();
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

vector数据存取

功能：对vector中的数据的存取操作

存取函数原型：

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

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(const vector<int> &v) {
    for (vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    
    // 利用[]方式访问数组中元素
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        cout << v1[i] << " ";	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    }
    cout << endl;
    
    // 通过at方式访问数组中元素
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        cout << v1.at(i) << " ";	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    }
    cout << endl;
    
    cout << v1.front() << endl;	// 0
    cout << v1.back() << endl;	// 9
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

vector互换容器

功能：实现两个容器内元素进行互换

互换函数原型：

swap(vec);将vec与本身的元素互换

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void printVector(const vector<int> &v) {
    for (vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

// 巧用swap可以收缩内存
void test() {
    vector<int> v1;
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        v1.push_back(i);
    }

    cout << "v1的容量为:" << v1.capacity() << endl;	// >10000
    cout << "v1的大小为:" << v1.size() << endl;	// 10000

    // 重定义大小
    v1.resize(3);
    cout << "v1的容量为:" << v1.capacity() << endl;	// >10000
    cout << "v1的大小为:" << v1.size() << endl;	// 3

    // vector<int>(v1)是匿名对象,用完即回收
    vector<int> (v1).swap(v1);
    cout << "v1的容量为:" << v1.capacity() << endl;	// 3
    cout << "v1的大小为:" << v1.size() << endl;	// 3
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

vector预留空间

功能：减少vector在动态扩展容量时的扩展次数

预留函数原型：

reserve(int len);容器预留len个长度元素，预留位置不初始化，元素不可访问

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void test() {
    vector<int> v;
    // 利用reserve预留空间
    v.reserve(100000);
    
    int num = 0;	// 统计开辟次数
    int *p = nullptr;
    
    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() {
    test();

    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基本概念

功能：双端数组，可以对头端进行插入删除操作

deque和vector的区别：

vector对于头部的插入删除效率较低，数据量越大，效率越低
deque相对而言，对于头部的插入和删除速度比vector快
vector访问元素的速度会比deque块，这和两者内部实现有关

deque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时像一片连续内存空间

deque容器的迭代器也是支持随机访问的

deque构造函数

功能：deque容器构造

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

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

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

void test() {
    // 默认构造
    deque<int> d1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    
    // 元素拷贝构造
    deque<int> d2(d1.begin(), d1.end());
    printDeque(d2);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    
    // 将n个elem赋值给d3
    deque<int> d3(10, 100);
    printDeque(d3);	// 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
    
    // 拷贝构造
    deque<int> d4(d3);
    printDeque(d4);	// 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

deque赋值操作

功能：给deque容器进行赋值

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

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

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

void test() {
    deque<int> d1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    // 通过=赋值
    deque<int> d2;
    d2 = d1;
    printDeque(d2);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    // 通过assign
    deque<int> d3;
    d3.assign(d1.begin(), d1.end());
    printDeque(d3);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    // 拷贝n个elem
    deque<int> d4;
    d4.assign(10, 100);
    printDeque(d4);    // 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

deque大小操作

功能：对deque容器的大小进行操作

大小函数原型：

empty();判断容器是否为空
size();返回容器中的个数
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；若容器变短，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填充新位置；若容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

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

void test() {
    deque<int> d1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    if (d1.empty()) {	// 为真,代表容器为空
        cout << "d1为空" << endl;
    } else {
        cout << "d1不为空" << endl;

        cout << "元素个数为:" << d1.size() << endl;	// 10
    }

    // 重新指定大小,默认使用0填充
    d1.resize(15);
    printDeque(d1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0

    d1.resize(5);
    printDeque(d1);	// 0 1 2 3 4

    // 重新指定大小,默认使用10填充
    d1.resize(10, 10);
    printDeque(d1);	// 0 1 2 3 4 10 10 10 10 10
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

总结：deque中没有capacity函数，deque的容量是随时开始分配的，系统自动添加到中控器中

deque插入和删除

功能：向deque容器中插入和删除数据

插入和删除函数原型：

两端插入操作：

push_back(elem);向容器尾部添加一个数据
push_front(elem);向容器头部添加一个数据
pop_back();从容器尾部删除一个数据
pop_front();从容器头部删除一个数据

指定位置操作：

insert(const_iterator pos, int elem);在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置
insert(const_iterator pos, int n, elem);在pos位置插入n个elem元素的拷贝，返回新数据的位置
insert(const_iterator 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(const_iterator beg, end);删除[beg, end]区间的数据吗，返回下一个数据的位置
erase(const_iterator pos);删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

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

void test() {
    deque<int> d1;
    // 尾插
    d1.push_back(10);
    d1.push_back(20);
    // 头插
    d1.push_front(100);
    d1.push_front(200);
    printDeque(d1);	// 200 100 10 20

    // 尾删
    d1.pop_back();
    printDeque(d1);	// 200 100 10
    // 头删
    d1.pop_front();
    printDeque(d1);	// 100 10

    // 指定位置插入删除
    d1.insert(d1.begin() + 1, 50);
    printDeque(d1);	// 100 50 10

    d1.insert(d1.begin() + 1, 2, 20);
    printDeque(d1);	// 100 20 20 50 10

    // 按照区间插入
    deque<int> d2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        d2.push_back(i);
    }
    printDeque(d2);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    d1.insert(d1.begin() + 1, d2.begin(), d2.end());
    printDeque(d1);	// 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 20 50 10

    // 删除指定位置数据
    // it1在区间插入后位置被修改到20位置
    d1.erase(d1.begin() + 1);
    printDeque(d1);	// 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 20 50 10
    // 清空d1
    d1.clear();
    // d1.erase(d1.begin(), d1.end());
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

deque数据存取

功能：对deque中的数据的存取操作

存取函数原型：

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

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

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

void test() {
    deque<int> d1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    // 利用[]方式访问数组中元素
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        cout << d1[i] << " ";	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    }
    cout << endl;

    // 通过at方式访问数组中元素
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        cout << d1.at(i) << " ";	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    }
    cout << endl;

    cout << d1.front() << endl;	// 0
    cout << d1.back() << endl;	// 9
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

deque排序操作

功能：利用算法实现对deque容器进行排序

算法：

sort(iterator beg, iterator end);对[beg, end]区间内的元素进行排序

#include <iostream>
#include <deque>
#include <algorithm>

using namespace std;

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

void test() {
    deque<int> d1;
    // 尾插
    d1.push_back(10);
    d1.push_back(20);
    d1.push_back(30);
    // 头插
    d1.push_front(100);
    d1.push_front(200);
    d1.push_front(300);
    printDeque(d1);	// 300 200 100 10 20 30

    // 排序算法,默认为从小到大
    sort(d1.begin(), d1.end());
    printDeque(d1);	// 10 20 30 100 200 300
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

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

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

栈中元素个数可以被获取，且可以判断容器是否为空

stack常用接口

功能：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 satck &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();判断栈容器是否为空
size();返回栈的大小

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

queue常用接口

功能：队列容器常用对外接口

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 satck &que);拷贝构造函数

赋值操作：

queue &operator=(const stack &que);重载等号操作符

数据存取：

push(elem);向队尾添加元素
pop();移除队列第一个元素
back();返回队列最后一个元素
front();返回队列第一个元素

大小操作：

empty();判断队列容器是否为空
size();返回队列的大小

list容器

list基本概念

功能：将数据进行链式存储

链表（list）是以中国姑娘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立案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

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羿，属于双向迭代器

list优点：

采取动态存储分配，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不会造成原有list迭代器的失效，这个在vector不成立

总结：STL中list和vector是两个最常使用的容器，各有优缺点

list构造函数

功能：创建list容器

构造函数原型：

list<T> lst;list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

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

void printList(const list<int> &l) {
    for (list<int>::const_iterator it = l.begin(); it != l.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    list<int> lst1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        lst1.push_back(i);
    }
    printList(lst1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    
    list<int> lst2(lst1.begin(), lst1.end());
    printList(lst2);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    
    list<int> lst3(10, 100);
    printList(lst3);	// 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
    
    list<int> lst4(lst3);
    printList(lst4);	// 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

list赋值和交换

功能：给list容器进行赋值，以及交换list容器

赋值和交换函数原型：

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

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

void printList(const list<int> &l) {
    for (list<int>::const_iterator it = l.begin(); it != l.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    list<int> lst1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        lst1.push_back(i);
    }
    printList(lst1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    
    // 赋值
    list<int> lst2;
    lst2 = lst1;
    printList(lst2);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    
    list<int> lst3;
    lst3.assign(lst2.begin(), lst2.end());
    printList(lst3);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    
    // 交换
    list<int> lst4;
    lst4.assign(10, 100);
    lst4.swap(lst3);
    
    printList(lst3);	// 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
    printList(lst4);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

list大小操作

功能：对list容器的大小进行操作

大小函数原型：

size();返回容器中元素的个数
empty();判断容器是否为空
resize(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；若容器变短，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填充新位置；若容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

void printList(const list<int> &l) {
    for (list<int>::const_iterator it = l.begin(); it != l.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    list<int> lst1;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        lst1.push_back(i);
    }
    printList(lst1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    
    if (lst1.empty()) {	// 为真,代表容器为空
        cout << "lst1为空" << endl;
    } else {
        cout << "lst1不为空" << endl;

        cout << "元素个数为:" << lst1.size() << endl;	// 10
    }

    // 重新指定大小,默认使用0填充
    lst1.resize(15);
    printList(lst1);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0

    lst1.resize(5);
    printList(lst1);	// 0 1 2 3 4

    // 重新指定大小,默认使用10填充
    lst1.resize(10, 10);
    printList(lst1);	// 0 1 2 3 4 10 10 10 10 10
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

list插入和删除

功能：向list容器中插入和删除数据

插入和删除函数原型：

两端插入操作：

push_back(elem);向容器尾部添加一个数据
push_front(elem);向容器头部添加一个数据
pop_back();从容器尾部删除一个数据
pop_front();从容器头部删除一个数据

指定位置操作：

insert(const_iterator pos, int elem);在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置
insert(const_iterator pos, int n, elem);在pos位置插入n个elem元素的拷贝，返回新数据的位置
insert(const_iterator 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(const_iterator beg, end);删除[beg, end]区间的数据吗，返回下一个数据的位置
erase(const_iterator 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

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

void printList(const list<int> &l) {
    for (list<int>::const_iterator it = l.begin(); it != l.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    list<int> lst1;
    // 尾插
    lst1.push_back(10);
    lst1.push_back(20);
    // 头插
    lst1.push_front(100);
    lst1.push_front(200);
    printList(lst1);	// 200 100 10 20

    // 尾删
    lst1.pop_back();
    printList(lst1);	// 200 100 10
    // 头删
    lst1.pop_front();
    printList(lst1);	// 100 10

    // 迭代器
    list<int>::iterator it = lst1.begin();
    it++;

    // 指定位置插入删除
    lst1.insert(it, 50);
    printList(lst1);	// 100 50 10

    // 迭代器复位
    it = lst1.begin();
    it++;

    lst1.insert(it, 2, 20);
    printList(lst1);	// 100 20 20 50 10

    // 迭代器复位
    it = lst1.begin();
    it++;

    // 按照区间插入
    list<int> lst2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        lst2.push_back(i);
    }
    printList(lst2);    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    lst1.insert(it, lst2.begin(), lst2.end());
    printList(lst1);	// 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 20 50 10

    // 迭代器复位
    it = lst1.begin();
    it++;

    // 删除指定位置数据
    // it1在区间插入后位置被修改到20位置
    lst1.erase(it);
    printList(lst1);	// 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 20 50 10

    lst1.remove(20);
    printList(lst1);	// 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 50 10

    // 清空d1
    lst1.clear();
    // lst1.erase(lst1.begin(), lst1.end());
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

list数据存取

功能：对list容器中数据进行存取

存取函数原型：

front();返回第一个元素
back();返回最后一个元素

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

void printList(const list<int> &l) {
    for (list<int>::const_iterator it = l.begin(); it != l.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    list<int> lst1;
    // 尾插
    lst1.push_back(10);
    lst1.push_back(20);
    // 头插
    lst1.push_front(100);
    lst1.push_front(200);
    printList(lst1);	// 200 100 10 20
    
    cout << lst1.front() << endl;	// 200
    cout << lst1.back() << endl;	// 20
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

list反转和排序

功能：将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序

反转和排序函数原型：

reverse();反转链表
sort();链表排序

#include <iostream>
#include <list>

using namespace std;

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 v1, int v2) {
    return v1 > v2;
}

void test() {
    list<int> lst1;
    // 尾插
    lst1.push_back(10);
    lst1.push_back(20);
    // 头插
    lst1.push_front(100);
    lst1.push_front(200);
    printList(lst1);	// 200 100 10 20

    // 链表反转
    lst1.reverse();
    printList(lst1);	// 20 10 100 200

    // 链表排序
    lst1.sort();
    printList(lst1);	// 10 20 100 200

    // 降序
    lst1.sort(myCompare);
    printList(lst1);	// 200 100 20 10
}

int main() {
    test();

    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
高级排序知识在排序规则上再进行一次逻辑规则制定

set/multiset容器

set基本概念

简介：多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：创建set容器以及赋值

构造函数原型：

set<T> st;默认个构造函数
set(const set &st);拷贝构造函数

赋值函数原型：

set &operator=(const set &st);重载等号操作符

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

void printSet(const set<int> &s) {
    for (set<int>::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    set<int> s1;
    s1.insert(10);
    s1.insert(30);
    s1.insert(30);
    s1.insert(20);
    s1.insert(40);
    // 自动排序,无重复数据
    printSet(s1);	// 10 20 30 40
    
    // 拷贝构造
    set<int> s2(s1);
    printSet(s2);	// 10 20 30 40 50
    
    // 赋值
    set<int> s3;
    s3 = s2;
    printSet(s3);	// 10 20 30 40 50
}

int main() {
    test();
    
	return 0;
}

总结：

set容器插入数据时用insert
set容器插入的数据会自动排序

set大小和交换

功能：统计set容器大小以及交换set容器

大小和交换函数原型：

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

注意：set容器不支持resize

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

void printSet(const set<int> &s) {
    for (set<int>::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    set<int> s1;
    s1.insert(10);
    s1.insert(30);
    s1.insert(20);
    s1.insert(40);
    // 自动排序,无重复数据
    printSet(s1);	// 10 20 30 40
    
    if (s1.empty()) {	// 为真,代表容器为空
        cout << "s1为空" << endl;
    } else {
        cout << "s1不为空" << endl;

        cout << "元素个数为:" << s1.size() << endl;	// 10
    }
    
    set<int> s2;
    s2.insert(100);
    s2.insert(300);
    s2.insert(200);
    s2.insert(400);
    
    printSet(s1);	// 100 200 300 400
    printSet(s2);	// 10 20 30 40
}

int main() {
    test();
    
	return 0;
}

set插入和删除

功能：set容器进行插入数据和删除数据

插入和删除函数原型：

insert(elem);在容器中插入元素
clear();清除所有元素
erase(const_iterator 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

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

void printSet(const set<int> &s) {
    for (set<int>::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    set<int> s1;
    s1.insert(10);
    s1.insert(20);
    s1.insert(30);
    s1.insert(40);
    
    printSet(s1);	// 10 20 30 40
    
    // 删除
    s1.erase(s1.begin());
    printSet(s1);	// 20 30 40
    
    s2.erase(30);
    printSet(s1);	// 20 40
    
    // 清空
    // s2.erase(s2.begin(), s2.end());
    s2.clear();
}

int main() {
    test();
    
	return 0;
}

set查找和统计

功能：对set容器进行查找数据以及统计数据

查找和统计函数原型：

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

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

void printSet(const set<int> &s) {
    for (set<int>::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    set<int> s1;
    s1.insert(10);
    s1.insert(20);
    s1.insert(30);
    s1.insert(40);
    
    // 查找
    set<int>::iterator pos = s1.find(30);
    if (pos != s1. end()) {
        cout << "找到数据" << endl;        
    } else {
        cout << "未找到数据" << endl;
    }
    
    // 统计
    int num = s1.count(30);
    cout << "num = " << num << endl;
}

int main() {
    test();
    
	return 0;
}

set和multiset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

#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

void printSet(const set<int> &s) {
    for (set<int>::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    set<int> s1;
    pair<set<int>::iterator, bool> rel = s1.insert(10);
    if (ret.second) {
        cout << "第一次插入成功" << endl;
    } eles {
        cout << "第一次插入失败" << endl;
    }
    
    ret = s1.insert(10);
    if (ret.second) {
        cout << "第二次插入成功" << endl;
    } eles {
        cout << "第二次插入失败" << endl;
    }
    
    multiset<int> ms;
    ms.insert(10);
    ms.insert(10);
    for (multiset<int>::iterator it = ms.begin(); it != ms.end(); it++) {
        cout << *it << " ";	// 10 10
    }
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    
	return 0;
}

总结：

如果不需要插入重复数据可以使用set
如果需要插入重复数据可以使用multiset

pair对组创建

功能：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);

#include <iostream>

using namespace std;

void test() {
    pair<string, int> p1("张三", 18);
    cout << "姓名:" << p1.first << " 年龄:" << p1.second << endl;
    
    pair<string, int> p2 = make_pair("李四", 19);
    cout << "姓名:" << p2.first << " 年龄:" << p2.second << endl;
}

int main() {
    test();
    
	return 0;
}

set容器排序

目标：set容器默认排序规则为从小到大，

技术点：利用仿函数，可以改变排序规则

// set存放内置数据类型
#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

class MyCompare {
public:
    bool operator()(int v1, int v2) const {
        return v1 > v2;
    }
};

void test() {
    set<int> s1;
    s1.insert(10);
    s1.insert(30);
    s1.insert(20);
    s1.insert(40);

    for (set<int>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++) {
        cout << *it << " ";    // 10 20 30 40
    }
    cout << endl;

    // 指定排序规则从大到小
    set<int, MyCompare> s2;
    s2.insert(10);
    s2.insert(30);
    s2.insert(20);
    s2.insert(40);

    for (set<int, MyCompare>::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++) {
        cout << *it << " ";    // 40 30 20 10
    }
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

// set存放自定义数据类型
#include <iostream>
#include <set>

using namespace std;

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

class classCompare {
public:
    bool operator()(const Person &p1, const Person &p2) const {
        return p1.m_Age > p2.m_Age;
    }
};

void test() {
    // 自定义数据类型都会指定排序规则
    set<Person, classCompare> s1;
    Person p1("张三", 18);
    Person p2("李四", 19);
    Person p3("王五", 20);
    Person p4("赵六", 17);
    s1.insert(p1);
    s1.insert(p2);
    s1.insert(p3);
    s1.insert(p4);

    for (set<Person, classCompare>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++) {
        cout << "姓名:" << it->m_Name << " 年龄:" << it->m_Age << endl;
    }
}

int main() {
    test();

    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

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：创建map容器以及赋值

构造和赋值函数原型：

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 &map);重载等号操作符

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

void printMap(const map<int, int> &m) {
    for (map<int, int>::const_iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
        cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    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));
    m.insert(pair<int, int>(4, 40));
    // 默认会按照key的值进行排序
    printMap(m);
    
    // 拷贝构造
    map<int, int> m2(m);
    printMap(m2);
    
    // 赋值操作
    map<int, int> m3;
    m3 = m2;
    printMap(m3);
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

总结：map容器会根据key的值进行排序

map大小和交换

功能：统计map容器大小以及交换map容器

大小和交换函数原型：

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

注意：map容器不支持resize

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

void printMap(const map<int, int> &m) {
    for (map<int, int>::const_iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
        cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    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));
    m.insert(pair<int, int>(4, 40));
    
    if (m.empty()) {	// 为真,代表容器为空
        cout << "m为空" << endl;
    } else {
        cout << "m不为空" << endl;

        cout << "元素个数为:" << m.size() << endl;	// 4
    }
    
    map<int, int> m2;
    m2.insert(pair<int, int>(10, 100));
    m2.insert(pair<int, int>(20, 200));
    m2.insert(pair<int, int>(30, 300));
    m2.insert(pair<int, int>(40, 400));
    cout << "交换前:" << endl;
    printMap(m);
    printMap(m2);
    // 交换m2和m
    m2.swap(m);
    cout << "交换后:" << endl;
    printMap(m);
    printMap(m2);
    
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

map插入和删除

功能：map容器进行插入数据和删除数据

插入和删除函数原型：

insert(pair);在容器中插入元素
clear();清除所有元素
erase(const_iterator 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key值为elem的元素

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

void printMap(const map<int, int> &m) {
    for (map<int, int>::const_iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
        cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    map<int, int> m;
    // m.insert(make_pair(2, 20));
    // m.insert(map<int, int>::value_typ(3, 30));
    // m[4] = 40;不建议使用
    m.insert(pair<int, int>(1, 10));
    m.insert(pair<int, int>(2, 20));
    m.insert(pair<int, int>(3, 30));
    m.insert(pair<int, int>(4, 40));

    // 删除
    m.erase(m.begin());
    printMap(m);	// 2 20; 3 30; 4 40

    m.erase(3);
    printMap(m);	// 2 20; 4 40

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

int main() {
    test();

    return 0;
}

map查找和统计

功能：对map容器进行查找数据以及统计数据

查找和统计函数原型：

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map.end()
count(key);统计key的元素个数

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

void printMap(const map<int, int> &m) {
    for (map<int, int>::const_iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
        cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

void test() {
    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));
    m.insert(pair<int, int>(4, 40));
    
    // 查找
    map<int, int>::iterator pos = m.find(3);
    if (pos != m.end()) {
        cout << "找到元素:" << "key:" << pos->first << " value:" << pos->second << endl;
    } else {
        cout << "未找到元素" << pos->second << endl;
    }
    
    // 统计
    int num = m.count(3);
    cout << "num = " << num << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

map容器排序

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

技术点：利用仿函数，可以改变排序规则

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

class MyCompare {
public:
    bool operator()(int v1, int v2) const {
        return v1 > v2;
    }
};

void test() {
    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));
    m.insert(pair<int, int>(4, 40));

    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
        cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
    }
    cout << endl;

    // 指定排序规则从大到小
    map<int, int, MyCompare> m2;
    m2.insert(pair<int, int>(1, 10));
    m2.insert(pair<int, int>(2, 20));
    m2.insert(pair<int, int>(3, 30));
    m2.insert(pair<int, int>(4, 40));
    
    for (map<int, int, MyCompare>::iterator it = m2.begin(); it != m2.end(); it++) {
        cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
    }
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

STL函数对象

函数对对象

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，也称为仿函数

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
函数对象够可以作为参数传递

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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class GreaterFive {
public:
    bool operator()(int val) const {
        return val > 5;
    }
};

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

    // 查找容器中有没有大于5的数字
    vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
    if (it == v.end()) {
        cout << "未找到" << endl;
    } else {
        cout << "*it = " << *it << endl;
    }
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

二元谓词

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

class MyCompare {
public:
    bool operator()(int val1, int val2) const {
        return val1 > val2;
    }
};

void test() {
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(4);
    v.push_back(2);
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);

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

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

    // 排序,利用谓词实现从大到小排序
    sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
    for (vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

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：

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

#include <iostream>
#include <functional>

using namespace std;

void test() {
    // 一元仿函数
    negate<int> n;
    cout << n(50) << endl;
    
    // 二元仿函数
    plus<int> p;
    cout << p(10, 20) << endl;
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

关系仿函数

功能：实现关系对比

关系仿函数原型：

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

#include <iostream>
#include <functional>
#include <vector>

using namespace std;

void test() {
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(4);
    v.push_back(2);
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);
    
    for (vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
    
    // 通过内嵌函数,降序操作
    sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    for (vector<int>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

总结：关系仿函数中最常用的是greater<>

逻辑仿函数

功能：实现逻辑运算

逻辑仿函数原型：

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

#include <iostream>
#include <functional>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

void test() {
    vector<bool> v;
    v.push_back(true);
    v.push_back(false);
    v.push_back(true);
    v.push_back(false);

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

    // 利用逻辑非仿函数取反
    vector<bool> v2;
    v2.resize(v.size());
    transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), logical_not<bool>());

    for (vector<bool>::const_iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++) {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

总结：逻辑仿函数实际应用较少

STL常用算法

概述：

算法主要由头文件<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，只包括几个序列上面进行简单教学运算的模板函数
<functional>定义了一些模板类，用以声明函数对象

常用遍历算法

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：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：函数或函数对象

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

void MyPrint01(int val) {
    cout << val << " ";
}

class MyPrint02 {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i);
    }
    // 普通函数
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint01);	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    cout << endl;
    // 仿函数
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint02());	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

总结：for_each在实际开发中是最常用的一种算法，需要熟练掌握

transform

功能：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：函数或函数对象

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class TransForm {
public:
    int operator()(int v) {
        return v + 100;	// 加100返回
    }
};

class MyPrint {
public:
	void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i);
    }
    
    vector<int> vTarget;
    // 目标容器需要提前开辟空间
    vTarget.resize(v.size());
    transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), TransForm());
    
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint());	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

常用查找算法

算法简介：

find查找元素
find_if按条件查找元素
adjacent_find查找相连重复元素
binary_search二分查找
count统计元素个数
count_if按条件统计元素个数

find

功能：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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

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 && this->m_Name == p.m_Name) {
            return true;
        }
        return false;
    }
    int m_Age;
    string m_Name;
};

// 查找内置数据类型
void test01() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i);
    }
    
    vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 5);
    if (it != v.end()) {
        cout << "找到所查数据" << endl;
    } else {
        cout << "未找到所查数据" << endl;
    }
}

// 查找自定义数据类型
void test02() {
    vector<Person> v;
    Person p1("张三", 18);
    Person p2("李四", 19);
    Person p3("王五", 17);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);

    // 对于自定义数据类型需要重写==运算符
    vector<Person>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), p2);
    if (it != v.end()) {
        cout << "找到所查数据" << endl;
    } else {
        cout << "未找到所查数据" << endl;
    }
}

int main() {
    test01();
    test02();
    
    return 0;
}

总结：利用find可以在容器中知道指定的元素，返回值是迭代器

find_if

功能：按条件查找元素

函数原型：

find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);按条件查找元素，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）

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

// 内置数据类型
class GreaterFive {
public:
    bool operator()(int val) {
        return val > 5;
    }
};

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

class Greater18 {
public:
    bool operator()(const Person &p) {
        return p.m_Age > 18;
    }
};

void test01() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i);
    }
    vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
    if (it != v.end()) {
        cout << "找到所查数据" << endl;
    } else {
        cout << "未找到所查数据" << endl;
    }
}

void test02() {
    vector<Person> v;
    Person p1("张三", 18);
    Person p2("李四", 19);
    Person p3("王五", 17);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);

    vector<Person>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), Greater18());
    if (it != v.end()) {
        cout << "找到所查数据" << endl;
    } else {
        cout << "未找到所查数据" << endl;
    }
}

int main() {
    test01();
    test02();

    return 0;
}

adjacent_find

功能：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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

void test() {
    vector<int> v;
    v.push_back(0);
    v.push_back(1);
    v.push_back(0);
    v.push_back(3);
    v.push_back(0);
    v.push_back(0);
    v.push_back(2);
    v.push_back(0);
    
    vector<int>::iterator it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
    if (it != v.end()) {
        cout << "找到所查数据" << endl;
    } else {
        cout << "未找到所查数据" << endl;
    }
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

binary_search

功能：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，查找到返回true，否则返回false

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

value：查找的元素

注意：在无序序列中不可以使用

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

void test() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i);
    }
    if (binary_search(v.begin(), v.end(), 3)) {
        cout << "找到所查数据" << endl;
    } else {
        cout << "未找到所查数据" << endl;
    }
}

int main() {
    test();
    
    return 0;
}

count

功能：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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class Person {
public:
    Person(string name, int age) {
        this->m_Age = age;
        this->m_Name = name;
    }
    bool operator==(const Person &p) {
        if (this->m_Age == p.m_Age) {
            return true;
        }
        return false;
    }
    int m_Age;
    string m_Name;
};

// 统计内置数据类型
void test01() {
    vector<int> v;
    v.push_back(0);
    v.push_back(1);
    v.push_back(0);
    v.push_back(3);
    v.push_back(0);
    v.push_back(0);
    v.push_back(2);
    v.push_back(0);
    
    int result = count(v.begin(), v.end(), 0);
    cout << "出现0的次数为:" << result << endl;    
}

void test02() {
    vector<Person> v;
    Person p1("张三", 18);
    Person p2("李四", 19);
    Person p3("王五", 17);
    Person p4("赵六", 19);
    Person p5("孙七", 20);
    Person p6("周八", 18);
    Person p7("吴九", 19);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);
    v.push_back(p6);
    v.push_back(p7);
    
    Person p("郑十", 19);
    // 统计与郑十年龄相同的人数
    int result = count(v.begin(), v.end(), p);
    cout << "和郑十年龄相同的人数:" << result << endl;
}

int main() {
    test01();
    test02();
    
    return 0;
}

总结：在统计自定义数据类型时需要重写==运算符

count_if

功能：按条件统计元素个数

函数原型：

coun_if(iterator beg, iterator end, _Pred);按照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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class Greater2 {
public:
    bool operator()(int val) {
        return val > 2;
    }
};

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

class AgeGreater18 {
public:
    bool operator()(const Person &p) {
        if (p.m_Age > 18) {
            return true;
        }
        return false;
    }
};

// 统计内置数据类型
void test01() {
    vector<int> v;
    v.push_back(0);
    v.push_back(1);
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);
    v.push_back(0);
    v.push_back(6);
    v.push_back(2);
    v.push_back(0);
    
    int result = count_if(v.begin(), v.end(), Greater2());
    cout << "大于2的元素个数" << result << endl;	// 3
}

// 统计自定义数据类型
void test02() {
    vector<Person> v;
    Person p1("张三", 18);
    Person p2("李四", 19);
    Person p3("王五", 17);
    Person p4("赵六", 19);
    Person p5("孙七", 20);
    Person p6("周八", 18);
    Person p7("吴九", 19);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);
    v.push_back(p6);
    v.push_back(p7);
    
    int result = count_if(v.begin(), v.end(), AgeGreater18);
    cout << "年龄大于18的人数:" << result << endl;	// 4
}

int main() {
    test01();
    test02();
    
    return 0;
}

常用排序算法

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翻转指定范围的元素

sort

功能：对容器内元素进行排序

函数原型：

sort(iterator beg, iterator end, _Pred);对容器内元素进行排序

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

_Pred：谓词

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>

using namespace std;

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

void test() {
    vector<int> v;
    v.push_back(0);
    v.push_back(1);
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);
    v.push_back(0);
    v.push_back(6);
    v.push_back(2);
    v.push_back(0);

    sort(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);  // 0 0 0 1 2 3 5 6
    cout << endl;

    // 改变降序
    sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);  // 0 0 0 1 2 3 5 6
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

总结：sort属于开发中最常用算法之一，需要熟练掌握

random_shuffle

功能：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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <ctime>

using namespace std;

class MyPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    // 随机数种子
    srand((unsigned int)time(nullptr));

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

    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint());    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    cout << endl;

    cout << "------打乱后------" << endl;

    random_shuffle(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint());    //
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

总结：random_shuffle洗牌算法非常实用，使用时记得添加随机数种子

merge

功能：两个容器元素合并，并存储到另一个容器中

函数原型：

merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2,iterator dest)容器元素合并，并存储到另一个容器

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：目标开始迭代器

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class MyPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

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

    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        v2.push_back(i);
    }

    vector<int> v3;
    // 提前给目标容器分配内存
    v3.resize(v1.size() + v2.size());
    // 容器1与容器2合并并存到容器3
    merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    for_each(v3.begin(), v3.end(), MyPrint());  // 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 6 7 8 9

}

int main() {
    test();

    return 0;
}

reverse

功能：将容器内元素进行翻转

函数原理：

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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class MyPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i);
    }
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint());    // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    cout << endl;

    // 反转
    cout << "------反转后------" << endl;
    reverse(v.begin(), v.end());
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint());    // 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

常用拷贝和替换算法

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

copy

功能：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);将容器内元素拷贝到目的容器中

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

dest：目标开始迭代器

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class MyPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

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

    vector<int> v2;
    v2.resize(v1.size());

    copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
    // 打印v2
    for_each(v2.begin(), v2.end(), MyPrint());  // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

replace

功能：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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class MyPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};


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

    replace(v.begin(), v.end(), 5, 50);
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint());    // 0 1 2 3 4 50 6 7 8 9
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

replace_if

功能：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：新元素

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class Greater3AndLess7 {
public:
    bool operator()(int val){
        return (val > 3 && val < 7);
    }
};

class MyPrint {
public:
	void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {    
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v.push_back(i);
    }
    
    replace_if(v.begin(), v.end(), Greater3AndLess7(), 100);
    cout << "------替换后------" << endl;
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint());
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

总结：replace_if按条件查找，可以利用仿函数灵活筛选满足条件

swap

功能：互换两个容器的元素

函数原始：

swap(container c1, container c2);互换两个容器的元素

c1：容器1

c2：容器2

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class MyPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 100);
    }

    for_each(v1.begin(), v1.end(), MyPrint());  // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), MyPrint());  // 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109
    cout << endl;
    cout << "------互换后------" << endl;
    swap(v1, v2);
    for_each(v1.begin(), v1.end(), MyPrint());  // 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109
    cout << endl;
    for_each(v2.begin(), v2.end(), MyPrint());  // 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    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

注意：算术生成算法属于小型算法，使用时包含头文件为#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：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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>

using namespace std;

void test() {
    vector<int> v;
    for (int i = 0; i <= 100; i++) {
        v.push_back(i);
    }

    int sum = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);
    cout << "sum = " << sum << endl;    // 5050
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

fill

功能：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

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>
#include <algorithm>

using namespace std;

class MyPrint {
public:
    void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {
    vector<int> v;
    v.resize(10);

    fill(v.begin(), v.end(), 10);
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint());    // 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

常用集合算法

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：求两个容器的交集

函数原型：

set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);求两个容器的交集

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：目标开始迭代器

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class MyPrint {
public:
	void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {    
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
   	for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 3);
    }
    
    vector<int> v3;
    v3.resize(min(v1.size(), v2.size()));
    // set_intersection返回最后末尾迭代器
    vector<int>::iterator itEnd = set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    
    for_each(v3.begin(), itEnd, MyPrint());	// 3 4 5 6 7 8 9
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

set_union

功能：求两容器的并集

函数原型：

set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);求两个容器的并集

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：目标开始迭代器

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class MyPrint {
public:
	void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {    
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
   	for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 3);
    }
    
    vector<int> v3;
    v3.resize(v1.size() + v2.size());

    vector<int>::iterator itEnd = set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    
    for_each(v3.begin(), itEnd, MyPrint());	// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    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返回值是并集最后一个元素位置

set_difference

功能：求两容器的差集

函数原型：

set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);求两个容器的差集

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：目标开始迭代器

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

class MyPrint {
public:
	void operator()(int val) {
        cout << val << " ";
    }
};

void test() {    
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
   	for (int i = 0; i < 10; i++) {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i + 3);
    }
    // v1和v2的差集为0 1 2
    // v2和v1的差集为10 11 12
    
    vector<int> v3;
    v3.resize(max(v1.size(), v2.size()));
    vector<int> v4;
    v4.resize(max(v1.size(), v2.size()));

    // v1和v2差集
    vector<int>::iterator itEnd1 = set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), v3.begin());
    // v2和v1差集
    vector<int>::iterator itEnd2 = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), v4.begin());
    
    cout << "v1和v2差集:";
    for_each(v3.begin(), itEnd1, MyPrint());	// 0 1 2
    cout << endl;
    cout << "v2和v1差集:";
    for_each(v4.begin(), itEnd2, MyPrint());	// 10 11 12
    cout << endl;
}

int main() {
    test();

    return 0;
}

总结：

求差集的两个结合必须的有序序列
目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
set_difference返回值即是差集中最后一个元素的位置