第三章 字符串、向量和数组

前言

标准库是C++必不可少的一部分，作为C++的延伸，标准库的优雅令人陶醉。

如标题所言，在这一章我们将要学习数组、字符串和向量。若学习过其他编程语言，相信对数组并不陌生。其作为固定存储序列，能够为我们提供很多数据结构的解决思路，但是其在灵活性方面的不足使之诞生向量：向量，给定类型对象的可变长序列。

同时，也会对字符串做一些解释。

3.1 命名空间的using声明

在之前的编写代码的过程中，对std并不陌生：

std::cin;
std::cout;

“std”属于是命名空间，“::”作用域操作符则表明：编译器应该从操作符左侧名字所示的作用域中寻找右侧名字。

由于每次使用命名空间中的成员都需要显式添加“std::”，较为繁琐。所以C++提供一种方式：使用“using”声明（using declaration）。

其具体形式：using namespace::name;，例如：

using std::cin; /* 当我们声明后，之后使用cin无需再添加std:: */

注意

头文件不应当包含using声明

3.2 标准库类型 string

string，字符串类型，是一种可变长的字符序列。

具体示例：

string str_1;           /* 默认初始化，为空串 */
string str_2(str_1);    /* str_2为str_1的副本 */
string str_3=str_1;     /* 等价于str_2(str_1) */
string str_4("this");   /* str_4是字面值“this”的副本（删去字面值最后那个空字符）*/
string str_5="this";    /* 等价于str_4("this") */
string str_6(n,"this"); /* 将str_6初始化为由n个“this”组成的串 */

由上面示例可以看出，在string初始化上分为两种：

• “string str_1="1"”的方式称为拷贝初始化（copy initialization）
• “string str_1("1")”的方式称为直接初始化（direct initialization）

在设计类的时候，我们不光需要规定其初始化对象的方式，还需要定义对象上能够执行的操作。

在这方面，string有如下操作：

我们曾通过使用iostream中的标准输出/输出来读写内置类型，同样其也能用于对string类型的读写。

例如：

std::string str;
std::cin>>str;
std::cout<<str;

需要注意的是：从标准输入流中读取到string对象时，string对象会删除开头空白，同时遇到空白结束读取。

参考上述代码，若输入流为：“ this ”，那么str的内容将是“this”。

若想要读取到空白字符，有两种方式：

std::string str;
while (std::cin>>str){	/* 方式① */
	std::cout<<str;
	if (std::cin.get()=='\n')break;
}

while (getline(std::cin, str)){	/* 方式② */
	std::cout<<str;
}

补充

关于“size()”函数，其返回值类型为“string::size_type”类型，可以将其理解为无符号整型数。

注意关键点：无符号。所以“str.size()<n”，n为负整数，那么其结果判断几乎是true，因为n将自动转换一个较大的无符号值。（可以查看第二章的基本内置类型）

同时注意，如果一个表达式中已经存在size()函数就不要再使用int，这样避免混用int和unsigned可能带来的问题。

关于string对象的对比规则，注意点：

• string对象的对比依赖于对大小写敏感的字典顺序
• 在对比两对象大小时，若二者字符相同，则进行串长度对比；若二者字符不同，则对比二者第一处相异字符大小。

例如：

string str_1="this";
string str_2="this is good!";
string str_3="thity";

在上述例子中，str_1小于str_2，而str_3比str_1和str_2都大。 原因：

• 对比str_1和str_2，二者对比所有字符序列，满足较短者与较长者相同则比较长度，明显str_2更长。
• 将str_3与前两者做对比，“thi”序列都相同，比较“s”和“t”的大小，显然“t”更大，所以str_3大于前两者。

关于将字面值与string对象相加，存在一个注意事项：

我们运行将string对象与字面值相加，但是不允许仅存在字面值：string str="this"+"is world"这种方式是错误的！究其原因，“this”和“is world”都不是string对象，不允许相加。

同时，我们也不允许这样的用法：

string str_1="word";
string str_2="this"+" is "+str_1;	/* 错误 */

其原因和上述的注意一样，我们可以这样看str_2的相加过程：str_2=("this"+" is ")+str_1;，这与上述错误一样！

补充

或许在其他程序设计语言，例如python上可以使用字面值相加的方式为string类型赋值。但是由于历史原因与为了和C兼容，C++的字符串字面值并不是string对象。也就是说：字面值和string是两种类型！，这也就解释上述的注意点。

当我们想要处理string对象中单个字符时，其往往需要库来处理它们。

例如：cctype库：

补充

cctype头文件与C语言的ctype.h头文件内容一致，只不过使用了C++版本的C标准头文件。在C++版本下：将会将.h删除且在文件名前加上c。

在使用这些C语言标准库时，应该遵循C++标准下的头文件名，而非使用C语言的头文件名。使用C++标准下的C标准库名，其库中名字总能够在命名空间std下找到，而使用C标准头文件命名则不一定。