嵌入式养成计划-41----C++ auto--lambda表达式--C++中的数据类型转换--C++标准模板库（STL）--list--C++文件操作

九十九、auto

99.1 概念

• C++11引入了自动类型推导，和Python不一样，C++中的自动类型推导，需要auto关键字来引导
• 比如 ：auto a = 1.2; 会被编译器自动识别为 a 为 double 类型

99.2 作用

• auto修饰变量，可以自动推导变量的数据类型。

99.3 注意

1. auto修饰变量时，必须初始化
2. auto的右值，可以是右值，可以是表达式，可以函数的返回值
3. auto不能修饰函数的形参
4. auto不能修饰数组
5. auto不能修饰非静态数据成员

99.4 用途

1. auto一般修饰数据类型比较冗长的类型
2. auto还可以用于依赖函数模板的模板参数
3. auto还可以修饰lambda表达式

例如 :

#include 
using namespace std;

int fun(int a, char b, float c, int *d, char *e, bool f,int g)
{
    return 1+2;
}
int main()
{
    //定义一个函数指针，指向该函数
    int (*p)(int , char , float , int *, char *, bool ,int ) = fun;
    //auto修饰指针
    auto p2 = fun;
    return 0;
}

#include 
using namespace std;

int fun(int a, char b, float c, int *d, char *e, bool f,int g)
{
    return 1+2;
}
//创建一个函数模板
template <typename T>
int fun2(T a)
{
    auto b = a;
    cout << typeid (b).name() << endl;
}
int main()
{
    //定义一个函数指针，指向该函数
    int (*p)(int , char , float , int *, char *, bool ,int ) = fun;
    //auto修饰指针
    auto p2 = fun;
    fun2(12);
    fun2('2');
    return 0;
}

一百、lambda表达式

100.1 作用

• 当需要一个匿名的、临时的，可以捕获外界变量的函数时，可以用lambda表达式完成。

• 一般用在函数的实参

100.2 格式

[](){}  //lambda表达式


[捕获外界变量的方式](函数的形参列表)->return type{函数体内容}

[] :捕获外界变量的方式
    1.[变量1,变量2] :值捕获，外界的变量和函数体内部捕获到的变量的值相同，
					但地址不同，表示不同的变量，不可以对该变量进行修改操作，
					如果想在函数体内修该变量的值，可以加上mutable
    2.[=] :值捕获，对外界所有的变量进行值捕获
    3.[&变量1, &变量2] :引用捕获（地址捕获），外界的变量和函数体内部捕获到的变量的值相同，
    					地址也相同，是同一个变量，可以对变量修改操作，可以不用mutable
    4.[&] :引用捕获，对外界所有的变量进行引用捕获
    5.[=,&变量1, &变量2] :
    6.[变量1,变量2,&] :

() :函数的形参列表

->  函数的返回类型

示例 ：

#include 
using namespace std;

int main()
{
    int a = 100, b =200, c = 300;
    cout << a << " main  "  << &a << endl;
    //auto fun = [a,b]()mutable{
    //auto fun = [=]()mutable{
    //auto fun = [&a,&b](){
    auto fun = [&](string name = "hello")->int{
         cout << a << "  fun "  << &a << endl;
         a = 200;
         cout << a << " fun  "  << &a << endl;
         cout << c << endl;
         //return name; 指定返回类型，就不可以随意返回类型
    };
    cout << a << "  main "  << &a << endl;
    
    cout << fun("hello kitty") << endl;
    cout << a << "  main "  << &a << endl;
    return 0;
}

一百零一、C++中的数据类型转换

101.1 概念

• C++中存在多种数据类型的转换方式，用于在不同的数据类型之间进行转换。

101.2 种类

以下是常见的数据类型转换方式：

• 隐式类型转换（自动类型转换）：
  这是C++编译器自动执行的类型转换，通常在表达式中出现时发生。
  例如，将较小的整数转换为较大的整数类型，将整数提升为浮点数等。

  int num_int = 10;
  double num_double = num_int;  // 隐式将int转换为double
  

• 显示类型转换（强制类型转换）
  通过使用强制类型转换操作符来显示执行类型转换。
  这种转换可能会导致数据的截断或者精度丢失，因此要小心使用。
  1. 静态转换（static_cast）：
     用于基本数据类型之间的转换
     以及父类指针/引用转换为子类指针/引用
     还可以用于不同类型的指针之间的转换

     double num_double = 3.14;
     int num_int = static_cast<int>(num_double);  // 显式将double转换为int
     

  2. 动态转换（dynamic_cast）：
     通常用于多态类之间的指针或引用类型转换，确保类型安全。
     在运行时进行类型检查，只能用于具有虚函数的类之间的转换

     class Base {
         virtual void foo() {}
     };
     class Derived : public Base {};
     
     Base* base_ptr = new Derived;
     Derived* derived_ptr = dynamic_cast<Derived*>(base_ptr);  // 显式将基类指针转换为派生类指针
     

  3. 常量转换（const_cast）：
     用于添加或移除指针或引用的常量性。它可以用来去除const限定符，但要注意潜在的未定义行为

     const int a =10; //
     int *p;
     p = &a; // 合不合法？   no
     

     const int num_const = 5;
     int* num_ptr = const_cast<int*>(&num_const);  // 去除const限定符
     

  4. 重新解释转换（reinterpret_cast）：
     执行低级别的位模式转换，通常用于指针之间的类型转换。
     它可能导致未定义行为，因此要谨慎使用

     int num = 42;
     float* float_ptr = reinterpret_cast<float*>(&num);  // 重新解释转换
     

• C风格类型转换 ： 与C语言中的类型转换方式类似，包括以下几种：
  • c样式转换：
    使用强制类型转换 操作符进行转换，类似与C语言中的类型转换

    int num_int = 10;
    double num_double = (double)num_int;  // C样式强制类型转换
    

  • 函数样式转换（函数式转换）：
    使用C++中的类型转换函数进行转换

    int num_int = 10;
    double num_double = double(num_int);  // C++函数样式类型转换
    

101.3 注意

需要注意的是，尽管C++提供了多种类型转换方式，
但应该谨慎使用，以避免潜在的错误和问题。
特别是在使用强制类型转换时，务必确保转换操作是安全的，以避免不必要的问题。

C++关键字 ：

1. asm：
   这是一个用于嵌入汇编语言代码的关键字。它允许你在C++代码中直接插入汇编指令，通常用于执行特定的底层操作。然而，由于现代C++提供了更强大的抽象和跨平台性，通常不建议使用这个关键字。
2. explicit：
   这个关键字通常用于禁止隐式类型转换的发生。当一个构造函数被声明为explicit时，它将不会在隐式类型转换中被调用，只能在显式构造函数调用中使用。
3. export：
   在C++中，export关键字用于指示一个模板的定义将在另一个文件中实例化。然而，在实际的C++标准中，export关键字的语法并未最终确认，并且在许多编译器中也未被实现。在C++20中，export被重新引入，但是它的主要用途是与模块化编程相关，而不是之前模板实例化的用法。
4. goto：
   goto是一个跳转语句，允许你无条件地将程序的控制转移到指定的标签处。然而，由于使用goto会导致代码结构变得混乱和难以维护，现代编程实践通常建议避免使用它。
5. register：
   在早期的C语言标准中，register关键字用于建议编译器将变量存储在寄存器中，以便提高访问速度。然而，现代编译器已经能够智能地管理寄存器分配，所以使用register关键字通常不再有明显的性能提升，并且在C++17中已被弃用。
6. volatile：
   volatile关键字用于告诉编译器不要对标记为volatile的变量进行优化，因为这些变量的值可能会在未知的时间被外部因素改变，比如硬件中断或多线程环境中的共享变量。这可以防止编译器对这些变量的读取和写入操作进行优化，以确保程序的行为是可预测的。

• 数据类型相关的关键字

  1. bool、true、false：对于bool类型数据的相关处理，值为true和false
  2. char、wchar_t:char是单字符数据，wchar_t多字符数据
  3. int、short、float、double、long：整数和实数的数据类型
  4. signed、unsigned：定义有符号和无符号数据的说明符
  5. auto:在c语言中，是存储类型，但是在C++中，是类型自动推导，注意事项有两个：
     1. 连续定义多个变量时，初始值必须是相同数据类型，否则报错
     2. auto p=&m; 与auto* p = &m;规定是一样
        explicit：防止数据隐式转换
        typedef:类型重定义
        sizeof:求数据类型的字节运算

• 语句相关的关键字

  1. switch、case、default：实现多分支选择结构
  2. do、while、for:循环相关的关键字
  3. break、continue、goto:跳转语句
  4. if、else:选择结构
  5. inline:内联函数
  6. return：函数返回值

• 存储类型相关的关键字
  static、const、volatile、register、extern、auto

• 构造数据类型相关

  1. struct、union：结构体和共用体
  2. enum:枚举
  3. class:类

• 访问权限：public、protected、private

• 异常处理：throw、try、catch

• 类中相关使用关键字

  1. this:指代自己的指针
  2. friend:友元
  3. virtual：虚
  4. delete、default:对类的特殊成员函数的相关使用
     例如：Test(const Test &) = default; ~Test() = delete;
  5. mutable:取消常属性
  6. using：引入数据，有三种使用方式
     1. 使用命名空间的关键字
     2. 相当于类型重定义
     3. 修改子类中从父类继承下来成员的权限
  7. operator:运算符重载关键字

• 类型转换相关的关键字
  static_cast、dynamic_cast、const_cast、reinterpret_cast

• 模板相关的关键字：template、typename

• 命名空间相关：using、namespace

• export:导入相关模板类使用

• 内存分配和回收：new、delete

一百零二、C++标准模板库（STL）

• C++中的标准模板库（Standard Template Library）,STL是标准库之一。
• 标准模板库中使用了大量的函数模板和类模板，用来对数据结构和算法的处理。
• STL的组成：容器、算法、迭代器

102.1 vector容器

• vector也是数组，称为单端数组，和普通数组有区别，普通数组是静态空间，而vector容器空间是动态拓展的。
• 动态拓展：不是在原来的空间续接新的空间，而是重新申请空间，把原来的数据拷贝到新的空间中去。

102.2 vector的构造函数

函数原型:
	vector< T > v; //无参构造
	
	vector(const vector &v)； //拷贝构造函数
	vector(v.begin(), v.end()) ;  //把区间[ v.begin(), v.end() )的数据拷贝给本对象
	vector(n, elem);  //把n个elem拷贝给本对象

示例 ：

#include 
#include   //包含头文件vector

using namespace std;

void printVector(vector<int> &v) //算法
{
    vector<int>::iterator iter; //迭代器
    for(iter = v.begin(); iter != v.end(); iter++)
    {
        cout << *iter << " ";
    }
    cout << endl;
}
int main()
{
    vector<int> v; //vector容器
    v.push_back(10); //尾插
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);
    v.push_back(50);

    printVector(v);

    vector<int> v1 = v;  //v1(v)

    printVector(v1);

    vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v2);
    
    vector<int> v3(3,99);
    printVector(v3);
    return 0;
}

102.3 vector的赋值函数

函数原型:
	vector &operator=(vector &v); //拷贝赋值函数
	assgin(v.begin(), v.end()); //把区间[ v.begin(), v.end() )的数据赋值给本对象
	assgin(n, elem);  //把n个elem赋值给本对象

示例 ：

#include 
#include   //包含头文件vector
using namespace std;

void printVector(vector<int> &v) //算法
{
    vector<int>::iterator iter; //迭代器
    for(iter = v.begin(); iter != v.end(); iter++)
    {
        cout << *iter << " ";
    }
    cout << endl;
}
int main()
{
    vector<int> v; //vector容器
    v.push_back(10); //尾插
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);
    v.push_back(50);

    printVector(v);

    vector<int> v1 = v;  //v1(v)

    printVector(v1);

    vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v2);

    vector<int> v3(3,99);
    printVector(v3);

     v1 = v3;
     printVector(v1);

     v1.assign(v2.begin(), v2.end());
     printVector(v1);

     v1.assign(6,8);
     printVector(v1);
    return 0;
}

102.4 vector的容量大小

empty();	//判断是否为空
size();		//容器的大小，元素的个数
capacity();	//容量的大小
resize();	//重新设置大小 

102.5 vector的插入和删除

函数原型：
	push_back();					//尾插
	pop_back();						//尾删
	insert(iterator pos, elem);		//在迭代器所指向的位置，插入数据
	insert(iterator pos, n, elem);	//在迭代器所指向的位置，插入n个数据
	erase(v.begin(), v.end());		//把这个区间的数据删除
	clear();						//清空

示例 ：

#include 
#include   //包含头文件vector
using namespace std;

void printVector(vector<int> &v) //算法
{
    vector<int>::iterator iter; //迭代器
    for(iter = v.begin(); iter != v.end(); iter++)
    {    cout << *iter << " ";    }
    cout << endl;
}
int main()
{
    vector<int> v; //vector容器
    v.push_back(10); //尾插
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);
    v.push_back(50);

    printVector(v);

    vector<int> v1 = v;  //v1(v)

    printVector(v1);

    vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
    printVector(v2);

    vector<int> v3(3,99);
    printVector(v3);

     v1 = v3;
     printVector(v1);

     v1.assign(v2.begin(), v2.end());
     printVector(v1);

     v1.assign(6,8);
     printVector(v1);
     
     if(!v1.empty())
     {
         cout << v1.size() << endl;
         cout << v1.capacity() << endl;
     }
     v1.resize(3);
     printVector(v1);

     v1.push_back(99);
     printVector(v1);

     v1.pop_back(); //尾删
     printVector(v1);

     printVector(v2);
     v2.insert(v2.begin()+1,99);
     printVector(v2);

     v2.insert(v2.begin()+3,3,99);
     printVector(v2);

     v2.erase(v2.begin()+2);
     printVector(v2);
     cout << "=====================" << endl;
     //v2.erase(v2.begin(),v2.end());
     //printVector(v2);
     v2.clear();
     printVector(v2);

    return 0;
}

102.6 vector的元素提取

函数原型
	at(int idx);			//下标为 idx 的元素
	operator[](int idx);
	front();				//第一个元素
	back();					//最后一个元素

一百零三、list

103.1 概念

• 功能：将数据进行链式存储

• 链表(list) ： 是一种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链表中的指针链接实现的。

• 链表的组成 ：链表由一系列节点组成

• 节点的组成 ：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个节点地址的指针域

• STL中的链表是一个双向链循环链表

• list的优点：

  • 采用动态存储分配，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）额外消耗比较大

103.2 list构造函数

函数原型：
	list lst; //无参构造函数
	list(beg, end); //构造函数将[begin,end)区间中对的元素拷贝给本身
	list(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身
	list(const list& l); //拷贝构造函数

103.3 list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); //重载赋值符
	swap(lst); //将lst与本身的元素互换

103.4 list大小操作

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(num);		//重新指定容器的长度为um，若容器变长，则以默认值填充新空间
						//如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素则被删除
	resize(num, elem);	//重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新空间
						//如果容器变短，则末尾超出容器的元素被删除。

103.5 list插入和删除

函数原型：
push_back();						//尾部插入元素
pop_back();							//删除最后一个元素
push_front(elem);					//在容器的开头插入一个元素
pop_front();						//在容器的开头删除一个元素
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
insert(pos,beg, end);				//在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
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();							//删除容器中所有的元素
remove(elem);						//删除容器中所有与elem值匹配的元素。

103.6 list 数据存取

函数原型：
front(); //返回第一个元素
back(); //返回最后一个元素

一百零四、C++文件操作

• 文件相关的头文件 #include
• 文件相关的三大类
  • 读文件 ifstream
  • 写文件 ofstream
  • 读写文件 fstream

104.1 写入数据

1. 包含头文件
   #include
2. 创建流对象
   ofstream ofs;
3. 打开文件
   ofs.open(“文件名路径” ， 打开方式);
   打开方式 ：ios::out

• 文件的打开方式 ：
  

4. 写入数据
   ofs << 数据
5. 关闭文件
   ofs.close();

104.2 读取数据

1. 包含头文件
   #include

2. 创建流对象
   ifstream ifs;

3. 打开文件
   ifs.open(“文件名路径” ， 打开方式);
   ios::in

4. 读取数据
   ifs >> 存放的变量

5. 关闭文件
   ifs.close();

104.3 示例

#include 
//1.包含头文件
#include 
using namespace std;

int main()
{
    //写入数据
    //2.创建流对象
    ofstream ofs;
    //3.打开文件
    ofs.open("C:/Users/admin/Desktop/stu.txt",ios::out);
    //4.写入数据
    ofs << "姓名：张三  ";
    ofs << "年纪：18"  << endl;
    //5.关闭文件流
    ofs.close();

    //2.创建流对象
    ifstream ifs;
    //3.打开文件
    ifs.open("C:/Users/admin/Desktop/stu.txt",ios::in);
    //4.读取数据
    char buff[1024];
    while (ifs >> buff)
    {
        cout << buff << endl;
    }
    //5.关闭文件流
    ifs.close();
    return 0;
}