基础

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1.介绍

CS106L——Standard C++ Programming

Focus is on code: what makes it good, what powerful and elegant code looks like

The real deal: No Stanford libraries, only STL

Understand how and why C++ was made

C++历史（C++的演变）：

1983年C++被Bjarne Stroustrup设计（C++设计哲学）

2. 类型和结构体

Note

STL(Standard Template Library): 包含大量强大和维护良好的通用功能

e.g: maps, sets, vectors...
使用std::进行访问，即STL的命名空间

Type

基础类型

int val = 5; // 32bits (usually)
char ch = 'f' // 8bits
float decimalVal1 = 5.0; // 32bits
double decimalval2 = 5.0; // 64bits
bool bVal = true; // 1bit
std::string str = "Haven";

c++是一种静态类型（statical type）语言 → 编译执行（compiled）

动态类型语言: 如Python → 解释执行 (interpreted)

静态类型: 所有有名字的东西(如变量，函数)在运行前被给定一个类型

struct

auto关键字

在声明变量时用来代替某类型的关键字，告诉编译器来推断该类型

auto a = 3; //int
auto b = 4.3; // double
auto c = 'x'; // char
auto d = "hello"; // char* (a C string)

struct是一组命名的变量，每个变量都有自己的类型，允许程序员将不同的类型捆绑在一起!

示例：

struct Student {
    string name; // these are called fields（字段）
    string state;
};
Student s;  
s.name = "yh"; // use . to access fields

STL有自己的struct → std::pair (具有任意类型的两个字段的STL内置结构体)

std::pair是一个template，通过<>指定内部字段的类型
在std::pair中的两个字段被命名为first和second

std::pair<int, string> p = {1, "st"};
std::cout << p.first << p.second; //打印： 1st

3. 初始化和引用

Initialization

What?：在最初构建的时候给出最初的值

How? ：

直接初始化(Direct initialization)
- int numOne = 12; int numTwo(12.0); // ok
一致性(uniform)初始化 『C++11』 : 一种使用{}普遍且安全的初始化方法
- e.g. int num{12.0}; // error 此初始化关心类型！
- 此初始化是安全的，可避免narrowing conversions

uniform (map)

// uniform initialization of a map.
std::map<std::string, int> ages {
    {"Alice", 25},
    {"Bob", 30},
    {"yh", 20}
};  
cout << ages["Alice"] << endl; // 访问

关于上述的提到的结构体的示例，初始化方式则变为如下：

struct Student {
    string name;
    string state;
    int age;
};
Student s{"Bob", "AR", 21};

3.Structured Binding 『C++17』

在编译时从固定大小的数据结构中初始化一些变量的方法
- int a[2] = {1, 2}; auto [x, y] = a; 即x = 1, y = 2
访问函数返回的多个值的能力

std::tuple<std::string, std::string, std::string> getClassInfo() {
    std::string className = "CS106L";
    std::string bindName = "Turing";
    std::string language = "CPP";
    return {className, bindName, language};
}
int main() {
    auto[a, b, c] = getClassInfo(); // 1
    std::cout << a << b << c << std::endl;
    auto classInfo = getClassInfo(); // 2
    std::string className = std::get<0>(classInfo); // 使用<0>,<1>,<2>
    std::cout << className << std::endl; 
    return 0;
}

References

引用：已经存在的东西的别名；（使用&）

int num = 5;
int &ref = num;
ref = 10;
std::cout << num << std::endl; // 打印10

引用和它的关联变量指向相同的内存!

A classic reference-copy bug

have bugfixed

void shift(vector<pair<int, int>> &nums) {
    for(auto[num1, num2] : nums) {
        num1 ++, num2 ++;
    }
}

循环体内的num1和num2只是临时变量，值不会改变。用引用或迭代器

void shift(vector<pair<int, int>> &nums) {
    for(auto& [num1, num2] : nums) {
        num1 ++, num2 ++;
    }
}

左值和右值

l-value : 在等号的左边或右边

e.g. int y = x; x = 344; x可以是l-value

r-value：仅仅在等号的右边 (r-values are temporary)

e.g. int y = 21; 21可以是r-value

const

对象的限定符，声明它们不能被修改

例子

vector<int> vec{1, 2, 3}; //a normal vector
const vector<int> const_vec{1, 2, 3}; //a const vector
vector<int> &ref_vec{ vec }; //a reference to 'vec'
const vector<int> &const_ref { vec }; // a const reference 

vec.push_back(4); // ok
const_vec.push_back(4); // error
ref_vec.push_back(5); // ok 
const_ref.push_back(5); // error

不能对const变量的声明非const引用，如下：

const vector<int> const_vec{1, 2, 3}; //a const vector
vector<int> &bad_ref{ const_vec }; // error
const vector<int>& const_ref_vec { const_vec }; // good!

4. Streams

"Designing and implementing a general input/output facility for a programming language is notoriously difficult" ——Bjarne Stroustrup

Streams

a general input/output(IO) abstraction for C++

abstraction提供了统一的 interface, streams 的接口是 reading和writing
Streams允许以一种通用的方式处理外部数据

cout和cin

output streams: std::cout 是一个stream, 并且它是std::ostream的实例(instance) std::cout <<
input streams: std::cin 是控制台输入流，并且是std::istream的实例 std::cin >>

std::stringstream : 一种将字符串视为流的方法

Example

读取某字符串到stringstream中，再利用stringstream把字符串读出来

#include <iostream>
#include <sstream>      
int main() {
    std::string s = "Bjarne Stroustrup C makes it easy to xxx";
    // initialize stringstream with string constructor
    std::stringstream ss(s); // 或定义之后使用 ss << s;
    std::string a, b, c, d;
    ss >> a >> b >> c >> d;
    std::cout << a << " " << b << " said this: " << c << " " << d;
    // 打印：Bjarne Stroustrup C makes
}

但 >> 读直到下一个空格就会停止了，要想读取完整，需要使用getline()

istream& getline(istream& is, string& str, char delim)
- 读input stream(is)直到delim字符结束，并存入buffer(str)中
- 一般delim默认为\n

上述6,7行进行修改为如下：

ss >> a >> b >> c;
std::getline(ss, d);

output file stream

std::ofstream : 写数据至文件 （is_open(), open(), close(), fail()）

#include <fstream>
int main() 
    std::ofstream ofs("hello.txt"); 
    if(ofs.is_open()) ofs << "hello cs106L" << '\n';
    ofs.close();
    ofs << "this will not get written";

    ofs.open("hello.txt");
    ofs << "open again, this will!"; // 会被写入文件
    return 0;
}

若上述8行改为ofs.open("hello.txt", std::ios::app); 即追加模式

每次写操作之前将写指针置于文件末尾

此时文件内容:

hello cs106L
open again, this will!

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