1. 數(shù)組概述

1.1 數(shù)組的定義

數(shù)組（array）是一種數(shù)據(jù)格式，能夠存儲多個同類型的值。每個值都存儲在一個獨立的數(shù)組元素中，計算機在內(nèi)存中依次存儲數(shù)組的各個元素。

數(shù)組聲明的三個特點：

• 存儲在每個元素中的值的類型
• 數(shù)組名
• 數(shù)組中的元素數(shù)

C++中可以通過修改簡單變量的聲明，添加中括號（其中包含元素數(shù)目）來完成數(shù)組聲明。

例如：

short days[24]; // 一天有24個小時

1.2 數(shù)組的聲明

聲明數(shù)組的的一般語法格式為：

// 數(shù)組類型 數(shù)組名字[數(shù)組的大小]
int score[4]; // 四個人的分數(shù)，整型數(shù)組

數(shù)組的大小是指定元素的數(shù)目，必須是整型常數(shù)或const值，也可以是常量表達式(8*sizeof(int))

1.3 復合類型的數(shù)組

可以使用其他的類型來創(chuàng)建（C語言使用術(shù)語：派生類型）

數(shù)組的用途，可以單獨訪問數(shù)組元素，方法是：使用下標或索引對元素進行編號。從0開始編號。

編譯器不會檢查下標是否有效，所以要注意下標合法性，避免程序異常問題。
C++使用索引的方括號表示法來指定數(shù)組元素。

1.4 數(shù)組的初始化規(guī)則

1.只有在定義數(shù)組時才能初始化，此后不能使用，也不能將一個數(shù)值賦給另一個數(shù)組。

2.初始化數(shù)組時，提供的值少于數(shù)組的元素數(shù)目。

3.如果只對數(shù)組的一部分進行初始化，則編譯器把其他元素設(shè)置為0。

4.如果初始化為{1}而不是{0}，則第一個元素被設(shè)置為1，其他元素都被設(shè)置為0.

5.如果初始化數(shù)組方括號內(nèi)（[]）為空，C++編譯器將計算元素個數(shù)。 例如：short things[] = {1,3,5,7};

1.5 C++11數(shù)組初始化方法

C++11將使用大括號的初始化（列表初始化）作為一種通用的初始化方式，可用于所有類型。

在C++中列表初始化就增加了一些功能：

初始化數(shù)組時，可省略等號（=）

double earnings[4] {1.2e4,1.6e4,1.1e4,1.7e4};

可不在大括號內(nèi)包含任何東西，這會將所元素都設(shè)置為零。

unsigned int const[10] = {};

float balances[100] {};

列表初始化禁止縮窄轉(zhuǎn)換。

long num[] = {25,92,3.0}; // 浮點數(shù)轉(zhuǎn)換為整型是縮窄操作

例子：

#include<iostream>

using namespace std;

int main()
{
    // 創(chuàng)建一個名字為yams的數(shù)組，包含了3個元素，編號是0～2.
    int yams[3];
    yams[0] = 7;
    yams[1] = 8;
    yams[2] = 6;

    // 使用逗號分隔的值列表（初始化列表），然后用花括號括起來即可。
    // 列表中的空格是可選的，如果沒有初始化函數(shù)中定義的數(shù)組，其元素值也是不確定。
    int yamcosts[3] = {1,2,3};

    cout<<"yams 數(shù)組是："<<yams[0]+yams[1]+yams[2]<<endl;
    cout<<"yams[1] = "<<yams[1]<<endl;
    int total = yams[0] * yamcosts[0] + yams[1] * yamcosts[1];
    total = total + yams[2] * yamcosts[2];
    cout<<"total yam = "<<total<<endl;

    // sizeof運算符返回類型或數(shù)據(jù)對象的長度（單位為字節(jié)）。
    // 如果將sizeof運算符用于數(shù)組名，得到的是整個數(shù)組的字節(jié)數(shù)。
    // 如果sizeof用于數(shù)組元素，得到的是元素的長度（單位為字節(jié)）。
    cout<<"\n yams數(shù)組的大小 = "<<sizeof(yams)<<" Bytes.\n";
    cout<<"一個元素的大小 = "<<sizeof(yams[0])<<" Bytes.\n";

    return 0;
}

2. 字符串

字符串是存儲在內(nèi)存的連續(xù)字節(jié)中的一系列字符。

2.1 C++處理字符串的兩種方式：

C語言，常常被稱為C-風格字符串(C-style String)

以空字符（\0,ASCII碼對應為0）來標記字符串的結(jié)尾。

基于String類庫的方法

存儲在連續(xù)字節(jié)中的一系列字符意味著可以將字符串存儲在char數(shù)組中。其中每個字符都位于自己的數(shù)組元素中。

使用引號括起來的字符串，這種字符串叫 字符串常量（String constant） 或 字符串字面值（string literal） 。

字符串常量（使用雙引號）不能與字符常量（使用單引號）互換。

例如：

char name[] = "Soler";

字符串結(jié)尾的空字符，不用直接顯式包括，機器在鍵盤輸入，將字符串讀入到char類型中，會在結(jié)尾自動加上空字符。

⚠️注意：確定了存儲字符串所需的最短數(shù)組時，不要忘記把結(jié)尾的空字符包括在內(nèi)。

2.2 字符串常量的拼接

方法：直接兩個引號括起來的字符串合并為一個。任何兩個由空白（空格、制表符和換行符）分隔的字符串常量都將自動拼接成一個。

cout<<"My name is " "Soler HO.\n" 

2.3 在數(shù)組中使用字符串

將字符串存儲到數(shù)組的常用方法：

• 將數(shù)組初始化為字符串
• 常量將鍵盤或文件輸入讀入到數(shù)組中。

#include <iostream>
#include <cstring> /*提供strlen()函數(shù)*/
using namespace std;

const int Size = 15;

int main()
{
    char name1[Size];
    char name2[Size] = "C++owboy";
    // 字符串的拼接
    cout<<"Howdy!I'm "<< name2;
    cout<<"!,What's your name?\n";
    cin>>name1;

    cout<<"Well, "<<name1<<",your name has : "<<strlen(name1)<<" letters and is stored!\n" ;
    cout<<"In an array of "<<sizeof(name1)<<" Bytes\n";
    cout<<"Your iniatial is "<<name1[0]<<".\n"; // name1數(shù)組中的第一個元素
    name2[3] = '\0';
    cout<<"Here are the first 3 characters of my name:"<<name2<<endl;

    return 0;
}

strlen() 函數(shù) 和 sizeof()運算符的區(qū)別

strlen()函數(shù)

返回的是存儲在數(shù)組中的字符串的長度，而~~不是數(shù)組本身的長度~~。strlen()只計算可見的字符，而不把空字符計算在內(nèi)。

sizeof() 運算符

指出變量或數(shù)據(jù)類型的字節(jié)大小?？捎糜讷@取類、結(jié)構(gòu)、共用體和其他用戶自定義數(shù)據(jù)類型的大小。

2.4 讀取一行字符串的輸入

解決沒有逐行讀取輸入的缺陷。

istream中提供了面向行的類成員函數(shù)：getline() 和 get() 函數(shù)

2.4.1 面向行的輸入：getline()

使用通過回車鍵輸入的換行符來確定輸入結(jié)尾。使用 cin.getline() 。

函數(shù)有兩個參數(shù)：

• 第一個參數(shù)：存儲輸入行的數(shù)組名稱。
• 第二個參數(shù)：要讀取的字符數(shù)（注意包含結(jié)尾的空字符（\0））。

格式：

cin.getline(name,ArSize);

2.4.2 面向行的輸入：get()

與getline() 函數(shù)類似，接受的參數(shù)相同，解釋參數(shù)的方式也相同，并讀到行尾。

區(qū)別：get() 讀取并丟棄換行符，將其留在輸入隊列中。

格式：

cin.get(name,ArSize);

get() 將兩個類成員函數(shù)拼接（合并）：

cin.get(name,ArSize).get();

⚠️注意：get() 函數(shù)讀取空行后設(shè)置會失效，輸入會被阻斷?？捎萌缦禄謴停?/p>

cin.clear();

混合輸入數(shù)字和面向行的字符串會導致的問題：無法輸入地址。

解決方法：直接使用get()進行讀取之前丟棄換行符。

3. string類

string類位于名稱空間std中，所以需要提供using指令或者是直接使用std::string進行引用。

要使用string類，必須在程序中包含頭文件string中。

string類定義隱藏了字符串的數(shù)組性質(zhì)。

3.1 string對象的方式

使用string對象的方式和使用字符數(shù)組相同。

• C-風格字符串來初始化string對象中。
• 使用cin來將鍵盤輸入存儲到string對象中。
• 使用cout來顯示string對象。
• 可以使用數(shù)組表示方法來訪問存儲在string1對象中的字符。

賦值 —— 不能將一個數(shù)組賦給另一個數(shù)組，但可以將一個string對象賦另一個string對象。

char char01[20];                // 創(chuàng)建一個空列表
char char02[20] = "Jason";      // 創(chuàng)建一個初始化數(shù)組

string str01;                   // 創(chuàng)建一個空的string對象
string str02 = "Soler Ho";      // 創(chuàng)建一個初始化的string對象

char01 = char01;                // 不可執(zhí)行，一個數(shù)組不能賦值給另一個數(shù)組
str01 = str02;                  // 可執(zhí)行，可將一個string對象賦給另一個string對象。

3.2 復制、拼接和附加

string類簡化字符串合并操作。

利用運算符 + 將兩個string對象合并起來。

string str01;                  
string str02 = "Soler Ho";

string = str01 + str02;

可以使用運算符 += 將字符串附加到string對象的末尾。

string str01;                  
string str02 = "Soler Ho";

str01 += str02;

4. 結(jié)構(gòu)簡介

結(jié)構(gòu)是用戶定義的類型，而結(jié)構(gòu)聲明定義了類型的數(shù)據(jù)屬性。

定義類型之后，就直接創(chuàng)建類型的變量。

結(jié)構(gòu)比數(shù)組靈活，同一個結(jié)構(gòu)中可以存儲多種類型的數(shù)據(jù)。

4.1 創(chuàng)建結(jié)構(gòu)的步驟：

• 定義結(jié)構(gòu)描述 —— 描述并標記能夠存儲在結(jié)構(gòu)中的各種數(shù)據(jù)類型
• 按描述創(chuàng)建結(jié)構(gòu)變量（結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對象）。

4.2 結(jié)構(gòu)的定義：

struct(關(guān)鍵字) 類型名(標記成為新類型的名稱)
{
    結(jié)構(gòu)成員1;
    結(jié)構(gòu)成員2;
    結(jié)構(gòu)成員3;
};//(結(jié)束結(jié)構(gòu)聲明)

對于結(jié)構(gòu)中的成員，使用成員運算符（.）來進行訪問各個成員。

4.3 結(jié)構(gòu)的初始化（C++11）

與數(shù)組一樣，列表的初始化用于結(jié)構(gòu)，且等號（=）可有可無。

infor Soler_infor {"Soler HO",55,168}; // 在C++11中，= 號可以省略

如果大括號內(nèi)未包含任何東西，各個成員都將設(shè)置為零。

infor Soler_infor {};

不允許縮窄轉(zhuǎn)換

✅ 小Tips：C++允許在聲明結(jié)構(gòu)變量時省略關(guān)鍵字struct。

4.4 成員賦值

成員賦值（memberwise assignment）：可以使用賦值運算符（=）將結(jié)構(gòu)賦另一個同類型的結(jié)構(gòu)。這樣結(jié)構(gòu)中的每個成員都將被設(shè)置為另一個結(jié)構(gòu)中相應成員的值。即使成員是數(shù)組。這種方式就是成員賦值。

5. 共用體

共用體（union），也叫做聯(lián)合（union）。一種 構(gòu)造數(shù)據(jù)類型 。

關(guān)鍵字：union

聯(lián)合（union）：將不同類型的數(shù)據(jù)在一起共同占用同一段內(nèi)存

存儲不同的數(shù)據(jù)類型，但只能同時存儲其中的一種類型

示例：

union sample
{
    int int_val;
    long long_val;
    double double_val;
};

5.1 結(jié)構(gòu)體和共用體的區(qū)別

• 結(jié)構(gòu)可以同時存儲int、long和double。
• 共用體只能存儲int、long和double三種。
• 含義不同。
• 關(guān)鍵字不同

結(jié)構(gòu)體：struct

共用體：union

5.2 共用體的用途：

• 當數(shù)據(jù)使用兩種格式或更多格式（但不會同時使用）時，可以節(jié)省空間。
• 嵌入式系統(tǒng)編程（如控制烤箱、MP3播放器），內(nèi)存非常寶貴。
  

常用于操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或硬件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

5.3 匿名共用體

匿名共用體（anonymous union）沒有名稱，其成員將成為位于相同地址處的變量。

6. 枚舉

C++的enum工具提供了另一種創(chuàng)建符號常量的方式，可以代替const，允許定義新類型，但必須有嚴格限制。

使用enum的語法格式與結(jié)構(gòu)的使用類似。

enum color{red,orange,yellow,green,blue,voilet};

6.1 設(shè)置枚舉量的值

enum week{Monday = 1,Tuesday = 2;Wednesday = 3;Thursday = 4};

指定的值必須是整數(shù)。也可以只顯示定義其中一些枚舉量的值。

如果第一個變量未初始化，默認為0。后面沒有被初始化的枚舉量的值將比其前面的枚舉量大1。也可以創(chuàng)建多個值相同的枚舉量。

enum {zero,null = 0,numero_one,one = 1};

6.2 枚舉的取值范圍

每個枚舉都有取值范圍的上限，通過強制類型轉(zhuǎn)換，可以將取值范圍中的任何整數(shù)值賦給枚舉常量，即使這個值不是枚舉值。

6.3 取值范圍的定義

• 找出上限，需要知道枚舉量的最大值。
  

找到大于最大值的，最小的2的冪，減去1，得到就是取值范圍的上限。

• 計算下限，知道枚舉量的最小值。
  

如果不小于0，則取值范圍的下限為0，否則，采用尋找上限方式相同的方式，但是要加上負號。

對于選擇使用多少空間來存儲枚舉由編譯器決定。

7. 指針和自由空間

對于地址顯示結(jié)果是十六進制表示法，因為都是常常描述內(nèi)存的表示法。

指針與C++基本原理

面向?qū)ο缶幊毯蛡鹘y(tǒng)的過程性編程的區(qū)別，OOP強調(diào)的是運行階段(而不是編譯階段)進行決策。

運行階段：程序正在運行是，取決于不同的情況。編譯階段：編譯器將程序組合起來時。堅持原先設(shè)定的安排

指針用于存儲值的地址。指針名表示的是地址。

*運算符稱為間接值或解除引用運算符，將其應用于指針，得到該地址處存儲的值。

7.1 聲明和初始化指針

指針的聲明必須指定指向的數(shù)據(jù)的類型。

int *p_updates;

*p_updates 的類型是int，所以*運算符被用于指針，所以p_updates變量必須是指針。

運算符*兩邊的空格是可選的。

int *ptr; /*該情況強調(diào)：*ptr是一個int類型的值。*/

int* ptr; /*該情況強調(diào)：int* 是一種類型，指向int的指針。*/

在C++中，int*是一種復合類型，是指向int的指針。

double *tax_ptr;

7.2 指針的危險

在C++創(chuàng)建指針時，計算機將分配用來存儲地址的內(nèi)存，但是不會分配用來存儲指針所指向的數(shù)據(jù)的內(nèi)存。

⚠️注意：一定要在對指針應用解除引用運算符(*)之前，將指針初始化為一個確定的、適當?shù)?code>地址。

7.3 指針和數(shù)字

整數(shù)可以加減乘除等運算，而指針描述的是位置。

C++語言數(shù)字不能作為地址使用，如果要把數(shù)字當?shù)刂穪硎褂?，應通過強制類型轉(zhuǎn)換將數(shù)字轉(zhuǎn)換為適當?shù)牡刂奉愋汀?/p>

7.4 使用new分配和delete釋放內(nèi)存

指針在運行階段 分配未命名的內(nèi)存以存儲值。然后使用內(nèi)存來訪問內(nèi)存。

C語言中，使用 庫函數(shù)malloc()來分配內(nèi)存。C++中使用 ———— new運算符。

7.4.1 要注意使用delete進行內(nèi)存的釋放

需要內(nèi)存時，直接使用new來請求，這是內(nèi)存管理數(shù)據(jù)包的一個方面。

如果使用了delete運算符，使得在使用完內(nèi)存后，能夠?qū)⑵?code>歸還給內(nèi)存池，這是有效使用內(nèi)存的關(guān)鍵。

使用delete時，后面要加上指向內(nèi)存塊的指針。

int * ps = new int; // 使用new進行內(nèi)存分配
 ...
delete ps; // 使用delete進行內(nèi)存的釋放

⚠️注意點：

1.使用delete釋放ps的內(nèi)存，但是不會刪除指針ps本身。

2.只能用delete來釋放使用new分配的內(nèi)存，但是如果是空的指針使用delete是安全的。

使用delete的關(guān)鍵：用于new分配的內(nèi)存。不是要使用于new的指針，而是用于new的地址。

❌警告：不能創(chuàng)建兩個指向同一個內(nèi)存塊的指針。會增加錯誤地刪除同一個內(nèi)存塊兩次的可能性。

7.5 使用new創(chuàng)建動態(tài)數(shù)組

C++中，創(chuàng)建動態(tài)數(shù)組，只需要將數(shù)組的元素類型和元素數(shù)目告訴new即可。必須在類型名后面加上方括號，其中包含了元素數(shù)目。

通用格式：

Type_name *pointer_name = new Type_name[num_element];
//例子
int * psome =new int[10]; // 創(chuàng)建10個int元素的數(shù)組

new運算符會返回第一個元素的地址

如果使用完new分配的內(nèi)存，使用delete進行內(nèi)存的釋放。

delete [] psome; // 進行內(nèi)存的釋放

delete和指針直接的方括號告訴程序，應釋放整個數(shù)組，不僅僅是指針指向的元素。

delete中的方括號的有無取決于使用new時的方括號有無。

對于指針數(shù)組的使用，直接可以按照普通數(shù)組的使用即可。

7.6 使用new和delete時，要遵循的規(guī)則

• 不要使用delete來釋放不是new分配的內(nèi)存。
• 不要使用delete釋放同一個內(nèi)存塊兩次。
• 如果使用new[]為數(shù)組分配內(nèi)存時，則應使用delete[]來釋放。
• 如果使用new[]為一個實體分配內(nèi)存，則應使用delete（沒有方括號）來釋放。
• 對空指針使用delete時很安全。

8. 指針、數(shù)組和指針算術(shù)

指針和數(shù)組基本等價的原因：指針算術(shù)(pointer arithmetic) 和C++ 內(nèi)部處理數(shù)組的方式。

對整數(shù)變量 + 1，其值增加1

對指針變量 + 1，增加的量等于它指向的類型的字節(jié)數(shù)。

獲取數(shù)組地址的兩種方式

double * pw = wages; // 數(shù)組名 = 地址 ;將pw聲明為指向double類型的指針。然后將其初始化為wages - - - wages數(shù)組中第一個元素的地址。

short * ps = &wages[0]; // 使用地址操作；使用地址運算符來將ps指針初始化為stacks數(shù)組的第一個元素。

8.1 指針問題小結(jié)

8.1.1 聲明指針

要聲明指向特定類型的指針，語法格式：

TypeName *pointerName;
// 例子
double * pn; // pn 指向一個double類型
char * ps;  // ps 指向一個char類型

8.1.2 給指針賦值

將內(nèi)存地址賦給指針?？梢詫ψ兞棵麘?& 運算符，來獲得被變量名的內(nèi)存地址，new運算符返回未命名的內(nèi)存的地址。

示例：

double * pn;  // pn 指向一個double類型
double * pa; // pa 指向一個double類型

char * pc; // pc 指向一個char類型
double bubble = 3.2; 

pn = &bubble; // 把bubble的地址賦值給 pn
pc = new char; // 新建char地址并分配給pc

8.1.3 對指針解除引用

對指針解除引用意味著獲得指針指向的值。

方法1：對指針應用解除引用或間接值運算符(*)來解除引用。

cout<<*pn;
*pc = 's';

方法2：使用數(shù)組表示法。不可以對未初始化為適當?shù)刂返闹羔樈獬?/s>。

int tacos[10]; // 此時的tacos同樣也是&tacos[0]

int tacos[10] // 靜態(tài)聯(lián)編

int * pt = new int [10];
*pt = 5;
pt[0] = 6;
pt[9] = 5;
int coats[10];
*(coats + 4) = 12;