（黑马）C++提高编程笔记（未完）
文章目录
- 1 模板
-
- 1.1 模板的概念
- 1.2 函数模板
-
- 1.2.1 函数模板语法
- 1.2.2 函数模板注意事项
- 1.2.3 函数模板案例
- 1.2.4 普通函数与函数模板的区别
- 1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则
- 1.2.6 模板的局限性
- 1.3 类模板
-
- 1.3.1 类模板语法
- 1.3.2 类模板与函数模板区别
- 1.3.3 类模板中成员函数创建时机
- 1.3.4 类模板对象做函数参数
- 1.3.5 类模板与继承
- 1.3.6 类模板成员函数类外实现
- 1.3.7 类模板分文件编写
- 1.3.8 类模板与友元
- 1.3.9 类模板案例
- 2 STL初识
-
- 2.1 STL的诞生
- 2.2 STL基本概念
-
- 2.3 STL六大组件
- 2.4 STL中容器、算法、迭代器
- 2.5 容器算法迭代器初识
-
- 2.5.1 vector存放内置数据类型
- 2.5.2 Vector存放自定义数据类型
- 2.5.3 Vector容器嵌套容器
- 3 STL常用容器
-
- 3.1 string容器
-
- 3.1.1 string基本概念
- 3.1.2 string构造函数
- 3.1.3 string赋值操作
- 3.1.4 string字符串拼接
- 3.1.5 string查找和替换
- 3.1.6 string字符串比较
- 3.1.7 string字符存取
- 3.1.8 string插入和删除
- 3.1.9 string子串
- 3.2 vector容器
-
- 3.2.1 vector基本概念
- 3.2.2 vector构造函数
- 3.2.3 vector赋值操作
本博客只为方便后期复习，不做其他用途！
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其他博客链接：
1、C++入门篇
2、C++核心篇
本阶段主要针对C++泛型编程和STL技术做详细讲解，探讨C++更深层的使用
1 模板
1.1 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
1.2 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
1.2.1 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
#include总结：
- 函数模板利用关键字 template
- 使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型
- 模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化
1.2.2 函数模板注意事项
注意事项：
- 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
- 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
//利用模板提供通用的交换函数
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b){
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
void test01(){
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'c';
mySwap(a, b); // 正确，可以推导出一致的T
//mySwap(a, c); // 错误，推导不出一致的T类型
}
// 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template<class T>
void func(){
cout << "func 调用" << endl;
}
void test02(){
//func(); //错误，模板不能独立使用，必须确定出T的类型
func<int>(); //利用显示指定类型的方式，给T一个类型，才可以使用该模板
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：使用模板时必须确定出通用数据类型T，并且能够推导出一致的类型
1.2.3 函数模板案例
案例描述：
利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
排序规则从大到小，排序算法为选择排序
分别利用char数组和int数组进行测试
#includef e d c b a
9 8 7 6 5 4 3 2 1
请按任意键继续. . .
1.2.4 普通函数与函数模板的区别
普通函数与函数模板区别：
- 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
- 函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
- 如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换
#include总结：建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T
1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则
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
#include调用的普通函数
调用的模板
调用重载的模板
调用的模板
请按任意键继续. . .
总结：既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性
1.2.6 模板的局限性
局限性：模板的通用性并不是万能的
template<class T>
void f(T a, T b)
{
a = b;
}
在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了
template<class T>
void f(T a, T b)
{
if(a > b) {
... }
}
在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，也无法正常运行
因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板
#include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
1.3 类模板
1.3.1 类模板语法
类模板作用：建立一个通用类，类中的成员 数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。
语法：
template<typename T>
类
解释：
- template：声明创建模板
- typename：表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
- T：通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
#include张三,18
name:张三
age:18
请按任意键继续. . .
总结：类模板和函数模板语法相似，在声明模板template后面加类，此类称为类模板
1.3.2 类模板与函数模板区别
类模板与函数模板区别主要有两点：
- 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
#includename:张三
age:18
name:李四
age:20
请按任意键继续. . .
总结：
- 类模板使用只能用显示指定类型方式
- 类模板中的模板参数列表可以有默认参数
1.3.3 类模板中成员函数创建时机
类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：
- 普通类中的成员函数一开始就可以创建
- 类模板中的成员函数在调用时才创建
#include总结：类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建
1.3.4 类模板对象做函数参数
学习目标：类模板实例化出的对象，向函数传参的方式
一共有三种传入方式：
- 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
#include总结：
- 通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参
- 使用比较广泛是第一种：指定传入的类型
1.3.5 类模板与继承
当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：
- 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型
- 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
- 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板
#includeT1的类型为：int
T2的类型为：char
请按任意键继续. . .
总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型
1.3.6 类模板成员函数类外实现
学习目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现
#include总结：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表
1.3.7 类模板分文件编写
学习目标：掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式
问题：类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到
解决：
- 解决方式1：直接包含.cpp源文件
- 解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制
person.hpp
#pragma once
#includemain.cpp
#include总结：主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp
1.3.8 类模板与友元
学习目标：掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现
全局函数类内实现：直接在类内声明友元即可
全局函数类外实现：需要提前让编译器知道全局函数的存在
#include总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别
1.3.9 类模板案例
案例描述: 实现一个通用的数组类，要求如下：
可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
将数组中的数据存储到堆区
构造函数中可以传入数组的容量
提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
可以通过下标的方式访问数组中的元素
可以获取数组中当前元素个数和数组的容量
MyArray.hpp
#pragma once
//自己的通用的数组类
#includemain.cpp
#includearr2(arr1);
//MyArrayarr3(100);
//arr3 = arr1;
for (int i = 0; i < 5; i++) {
//利用尾插法向数组中插入数据
arr1.Push_Back(i);
}
cout << "arr1的打印输出为：" << endl;
printIntArray(arr1);
cout << "arr1的容量为：" << arr1.getCapacity() << endl;
cout << "arr1的大小为：" << arr1.getSize() << "\n" << endl;
MyArray<int>arr2(arr1);
cout << "arr2的打印输出为：" << endl;
printIntArray(arr2);
cout << "\n";
//尾删
arr2.Pop_Back();
cout << "arr2尾删后：" << endl;
cout << "arr2的容量为：" << arr2.getCapacity() << endl;
cout << "arr2的大小为：" << arr2.getSize() << endl;
}
//测试自定义数据类型
class Person {
public:
Person() {
};
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void printPersonArray(MyArray<Person>& arr) {
for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++) {
cout << "姓名：" << arr[i].m_Name << " 年龄：" << arr[i].m_Age << endl;
}
}
void test02() {
MyArray<Person> arr(10);
Person p1("张三", 18);
Person p2("李四", 20);
Person p3("王五", 22);
Person p4("赵六", 24);
Person p5("田其", 26);
//将数据插入到数组中
arr.Push_Back(p1);
arr.Push_Back(p2);
arr.Push_Back(p3);
arr.Push_Back(p4);
arr.Push_Back(p5);
//打印数组
printPersonArray(arr);
//输出容量
cout << "arr的容量为：" << arr.getCapacity() << endl;
//输出大小
cout << "arr大小为：" << arr.getSize() << endl;
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
2 STL初识
2.1 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，目的就是复用性的提升
大多情况下，数据结构和算法都未能有一套标准,导致被迫从事大量重复工作
为了建立数据结构和算法的一套标准,诞生了STL
2.2 STL基本概念
STL(Standard Template Library，标准模板库)
STL 从广义上分为: 容器(container) 算法(algorithm) 迭代器(iterator)
容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接。
STL 几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数
2.3 STL六大组件
STL大体分为六大组件，分别是：容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器
- 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
2.4 STL中容器、算法、迭代器
容器：置物之所也
STL容器就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来
常用的数据结构：数组, 链表,树, 栈, 队列, 集合, 映射表 等
这些容器分为序列式容器和关联式容器两种:
- 序列式容器：强调值的排序，序列式容器中的每个元素均有固定的位置。
- 关联式容器：二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系
算法：问题之解法也
有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(Algorithms)
算法分为：质变算法和非质变算法。
- 质变算法：是指运算过程中会更改区间内的元素的内容。例如拷贝，替换，删除等等
- 非质变算法：是指运算过程中不会更改区间内的元素内容，例如查找、计数、遍历、寻找极值等等
迭代器：容器和算法之间粘合剂
提供一种方法，使之能够依序寻访某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表示方式。
每个容器都有自己专属的迭代器
迭代器使用非常类似于指针，初学阶段我们可以先理解迭代器为指针
迭代器种类：
常用的容器中迭代器种类为双向迭代器，和随机访问迭代器
2.5 容器算法迭代器初识
了解STL中容器、算法、迭代器概念之后，我们利用代码感受STL的魅力
STL中最常用的容器为Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器
2.5.1 vector存放内置数据类型
容器： vector
算法： for_each
迭代器： vector
#include2.5.2 Vector存放自定义数据类型
学习目标：vector中存放自定义数据类型，并打印输出
#include2.5.3 Vector容器嵌套容器
学习目标：容器中嵌套容器，我们将所有数据进行遍历输出
#include1 2 3 4
2 3 4 5
3 4 5 6
4 5 6 7
请按任意键继续. . .
3 STL常用容器
3.1 string容器
3.1.1 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
3.1.2 string构造函数
构造函数原型：
string();//创建一个空的字符串 例如: string str;string(const char* s);//使用字符串s初始化string(const string& str);//使用一个string对象初始化另一个string对象string(int n, char c);//使用n个字符c初始化
#includes2 = hello world
s3 = hello world
s4 = cccccccccc
请按任意键继续. . .
总结：string的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可
3.1.3 string赋值操作
功能描述：给string字符串进行赋值
赋值的函数原型：
string& operator=(const char* s);//char*类型字符串 赋值给当前的字符串string& operator=(const string &s);//把字符串s赋给当前的字符串string& operator=(char c);//字符赋值给当前的字符串string& assign(const char *s);//把字符串s赋给当前的字符串string& assign(const char *s, int n);//把字符串s的前n个字符赋给当前的字符串string& assign(const string &s);//把字符串s赋给当前字符串string& assign(int n, char c);//用n个字符c赋给当前字符串
#includestr3 = a
str4 = hello C++
str5 = hel
str6 = hel
str7 = aaaaa
请按任意键继续. . .
总结： string的赋值方式很多，operator= 这种方式是比较实用的
3.1.4 string字符串拼接
功能描述：实现在字符串末尾拼接字符串
函数原型：
string& operator+=(const char* str);//重载+=操作符string& operator+=(const char c);//重载+=操作符string& operator+=(const string& str);//重载+=操作符string& append(const char *s);//把字符串s连接到当前字符串结尾string& append(const char *s, int n);//把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾string& append(const string &s);//同operator+=(const string& str)string& append(const string &s, int pos, int n);//字符串s中从pos开始的n个字符连接到字符串结尾
#includestr1 = 我爱玩游戏
str1 = 我爱玩游戏:
str1 = 我爱玩游戏:LOL
str3 = I love
str3 = I love game
str3 = I love game LOL
str3 = I love game LOLOL
请按任意键继续. . .
3.1.5 string查找和替换
功能描述：
- 查找：查找指定字符串是否存在
- 替换：在指定的位置替换字符串
函数原型：
int find(const string& str, int pos = 0) const;//查找str第一次出现位置,从pos开始查找int find(const char* s, int pos = 0) const;//查找s第一次出现位置,从pos开始查找int find(const char* s, int pos, int n) const;//从pos位置查找s的前n个字符第一次位置int find(const char c, int pos = 0) const;//查找字符c第一次出现位置int rfind(const string& str, int pos = npos) const;//查找str最后一次位置,从pos开始查找int rfind(const char* s, int pos = npos) const;//查找s最后一次出现位置,从pos开始查找int rfind(const char* s, int pos, int n) const;//从pos查找s的前n个字符最后一次位置int rfind(const char c, int pos = 0) const;//查找字符c最后一次出现位置string& replace(int pos, int n, const string& str);//替换从pos开始n个字符为字符串strstring& replace(int pos, int n,const char* s);//替换从pos开始的n个字符为字符串s
#includeindex1 = 3
未找到字符串!
pos = 7
str1 = a1111efg
请按任意键继续. . .
总结：
- find查找是从左往后，rfind从右往左
- find找到字符串后返回查找的第一个字符位置，找不到返回-1
- replace在替换时，要指定从哪个位置起，多少个字符，替换成什么样的字符串
3.1.6 string字符串比较
功能描述：字符串之间的比较
比较方式：字符串比较是按字符的ASCII码进行对比
= 返回 0
> 返回 1
< 返回 -1
函数原型：
int compare(const string &s) const;//与字符串s比较int compare(const char *s) const;//与字符串s比较
#includestr1 == str2
i = 1
请按任意键继续. . .
总结：字符串对比主要是用于比较两个字符串是否相等，判断谁大谁小的意义并不是很大
3.1.7 string字符存取
string中单个字符存取方式有两种
char& operator[](int n);//通过[]方式取字符char& at(int n);//通过at方法获取字符
#includestr = hello
h e l l o
h e l l o
str = xello
str = xxllo
请按任意键继续. . .
总结：string字符串中单个字符存取有两种方式，利用 [ ] 或 at
3.1.8 string插入和删除
功能描述：对string字符串进行插入和删除字符操作
函数原型：
string& insert(int pos, const char* s);//插入字符串string& insert(int pos, const string& str);//插入字符串string& insert(int pos, int n, char c);//在指定位置插入n个字符cstring& erase(int pos, int n = npos);//删除从Pos开始的n个字符
#includestr = h222ello
str = hello
请按任意键继续. . .
3.1.9 string子串
功能描述：从字符串中获取想要的子串
函数原型：string substr(int pos = 0, int n = npos) const; //返回由pos开始的n个字符组成的字符串
#includesunStr = bcd
usrName = zhangsan
请按任意键继续. . .
3.2 vector容器
3.2.1 vector基本概念
功能：vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组
vector与普通数组区别：不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展
动态扩展：并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间
vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器
3.2.2 vector构造函数
功能描述：创建vector容器
函数原型：
vector//采用模板实现类实现，默认构造函数v; vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。vector(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。
#include3.2.3 vector赋值操作
功能描述：给vector容器进行赋值
函数原型：
vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符assign(beg, end);//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。assign(n, elem);//将n个elem拷贝赋值给本身
#include