C++复合类型

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一、分类##

如下图,大概分为这些类型,每种类型的声明语法已列出,当然不同类型可能有多种赋值方式。

ICP structures


二、数组类##


数组###

数组有两种赋值的方法,另外,尤其需要注意数组不能复制给另一个数组:

  • 第一种:先声明,然后用索引依次赋值。
int yams[3];
yams[0] = 1;
yams[1] = 2;
yams[2] = 3;
int no[] = yams; //非法的!

由于数组名其实是指针,因此访问没赋值的元素会返回内存的地址。

  • 第二种:采用列表赋值法,不支持缩窄转化,默认值为0。
int yams[3] = {1,2}; //yams[2] = 0;


vector###

vector 本意为模板类,之后还要深入学习。这里只需要知道它可以作为数组的替代品,封装的功能更强大,但耗费的性能更多。

  • 需要头文件
  • 对象存储在自由存储区(堆)中。
  • 允许超界索引,比如 yams[-2],本质指针是指针移动越界指向了其他(非 yams)内存,但不会报错,返回蜜汁结果。可以用成员函数 at() 来避免越界,这样越界时会报错。


array###

array 是类似于 string 的存在,其行为类似于JS中的 array

  • 需要头文件
  • 对象存储在自动存储区(栈)中。
  • 允许超界索引,比如 yams[-2],本质指针是指针移动越界指向了其他(非 yams)内存,但不会报错,返回蜜汁结果。可以用成员函数 at() 来避免越界,这样越界时会报错。


三、字符串##


char数组字符串###

本质上其实是 char 类型的数组。通过字符串常量赋值。

  • 注意 "string" 是字符串常量,不是字符常量。只能赋给 char 数组和 string 类,不能赋给 char变量。
  • 数组中默认值(多余的部分)会用 \0(空字符)填充。coutcin 输入输出时以 \0 作为结尾。因此注意数组长度要为字符串长度+1。
  • 头文件 中提供一些字符串常量相关的方法。其中 strlen() 可以获取字符串的长度。
  • 连起来的字符串常量会自动拼接连起来,后一个的第一个字符取代前一个的最后一个空字符。
  • 因为数组不能参与运算,所以使用 strcpy(a,b,size) 将b字符串数组复制给 a ;或使用 strcat(a,b,size)b 字符串数组裁接在 a 后面。sizetarget 最大长度。


string类###

类似于JS中string类型,使用非常方便的字符串类。

  • 支持赋值运算符 = 和列表赋值法 {} 进行赋值。
  • 支持拼接和附加。


字符串Input###

对于 cinchar 数组字符串 ,在Input操作时时遇到空字符 \0 即停止操作。可用 getline(target,size)get(target,size) 直接读取输入的 size 长度或一行,并返回一个新的 cin 对象。

对于 string 类字符串,直接封装有函数 getline(cin,str) ,将隐式创建一个 cin 流,并将输入直接赋给 str

区别在于前者会拿走换行符,后者会保留换行符,因此后者第二次读取时为空,此时可用 get() 跳过下一字符。


四、结构##

C++中的结构相当于声明一种全新的数据类型,且与C不同,使用时可以省略 struct

当创建一个结构后,可以通过成员运算符 . 进行成员访问,初始化时可以一一赋值,但建议使用列表赋值法。

struct inflatable {
    char name[20];
    float colume;
    double price;  //声明时注意用分号
    unsigned int SN : 4; //可以用比号设置成员的位数
}
inflatable guest = { //C中为struct inflatable guest
    "Glorious Gloria",
    1.88,
    29.99  //列表赋值用逗号
}


五、共用体##

共用体实际上是一个内存地址,其可能的成员共用该一地址,因此同一时刻只能给其中一个成员赋值。

匿名共用体可以省略共用体标识符。

struct widget {
 char brand[20];
 int type;
 union{
    long id_num;
    char id_char[20];
 };
};
widget prize;
if(prize.type == 1)
    cin >> prize.id_num;
else
    cin >> prize.id_char;


五、枚举#

enum 工具用于创建符号常量,被枚举类型声明的量只能取其定义枚举类型时的枚举值,且枚举值不需要再额外声明。比如:

enum spectrum {red,orange,yellow,green,blue};
spectrum band = yellow;

需注意以下几点:

  • 枚举量也属于整型的一种,可以提升为int类型,但int类型不能自动转化为整型,只能强行转化。
    比如:
band = 3 + red;  //No!red被转化为int,int + int = int,int不能赋给spectrum band。
band = spectrum(3);  //OK
  • 枚举值默认从0开始,依次+1,但可以设置枚举值:
enum bits{one = 1,two = 2,four = 4};
  • 一个枚举值的范围为大于其最大枚举值的最小2次幂。如最大值为7,则枚举范围为2^3 = 8


六、指针#


指针赋值###

指针是个稍微复杂些的东西,简单来说,指针就是储存了一个值的内存地址。

我们通过 typeName* pointName 声明一个指针。其中 * 为解除引用运算符,对指针使用时返回其内存地址对应的值。

对于任意值,用地址运算符 & 可以返回该值的内存地址。

给指针赋值,有三种方法:

  • 第一种是赋值给 *pointNamepointName 指针会自动指向其地址。比如:
long a = 2233;
long* haha;
*haha = a;
  • 第二种是通过 & 运算符赋值。比如:
int a = 1;
int* pt = &a;
int* pn;
pn = &a;
  • 第三种是通过 new 操作符先指向一个空的堆内存,之后将值写入内存中:
int* pn = new int;
*pn = 1001; 

因此,对于前两种方法,赋值时只是把已存在的数据内存地址值复制给指针,其中并没有申请一个储存数据内存的过程。这意味着,下面这样的代码是无效的:

//无效!必须用已经存储在内存中的值来赋值。
long* try;
*try = 1122;

long* try;
try = &1122;

long* try = &1122;

而对于第三种,因为 new 专门申请了一块动态内存,字面量可以储存于动态内存中,所以没有这样的问题。也因为这个特点,new 操作符可以实现动态操作内存。


指针算术###

数组名本身其实也是一个指针,默认指向第一个元素的内存地址。

int a[] = {1,2,3};
cout << a;
int* b = &a[0];
cout << b; //一模一样!

所以当指针+1时,指向下一个内存地址,在数组中,就是下一个元素。

数组名与指针的区别只在于:

  • sizeof 的运算结果不同,对数组使用会得到数组的长度。
  • 指针的值可以修改,数组名不可以修改。

字符串也是如此,但要注意的是,如果指针的类型为 char*cout 会将其解析为一个字符串。


内存分配###

说到指针,就不得不说内存分配。C++有三种内存:

  • 栈内存。又叫自动存储内存,用于函数的私有作用域。函数结束时,栈内存中的存储值即消失,这一点和JS相同。
  • 静态存储。静态存储的变量可以在整个程序生命周期中拿到,因此要么就在函数体外定义它,要么就用 static 前缀定义它。
  • 动态存储。为了使程序员对内存的使用有更大的权力,C++引入了动态存储,相当于堆内存。它通过 new 来申请,delete 来删除。如果不删除,在程序结束后动态内存甚至还在被占用,这就导致了内存泄漏。


动态内存###

指针的重要性就在于,当它与 new 结合起来的时候,就提供了实现自动调整数组大小、自动创建复合类型的可能。

比如,与数组结合起来,可以根据输入创建动态大小的数组:

int size;
cin >> size;
int* pn = new int[size];
...
delete [] size;

与字符串的 strlen() 方法结合,也可以根据输入创建动态大小的字符串:

char animal[100];  //临时寄存的数组,在栈内存中
cin >> animal;
int* pn = new char[strlen(animal)+1];
strcpy(pn,animal); //不能直接把animal赋过去,否则函数结束就拿不到了
delete [] pn;

C++还提供了箭头成员运算符 ->,可以通过指针访问其指向结构的成员,当然用成员运算符也行:

struct band {
    char name[20];
    float volume;
};
...
band* pn = new band;
cin >> pn->name;  //method 1
cin >> (*pn).name;  //method 2
delete pn;

强调:为了防止内存泄漏,动态内存操作完后,一定要用 delete 释放内存!!

最后,指针的学习是一个漫长的过程,更多用法移步后续笔记。

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