内容思维导图

第4章 复合类型

内容要点

1. 数组

• 数组（array）是一种数据格式，能够存储多个同类型的值。
• 数组声明应指出以下三点：
  • 1. 存储在每个元素中的值的类型。
  • 2. 数组名。
  • 3. 数组中的元素数。
• 声明数组的通用格式：

// arraysize指定元素数目，必须是整型常数或const值，也可以是常量表达式
typename arrayname[arraysize];

// 数组声明
int data[10];
// 数组初始化
int data[3] = { 20, 30, 40 };
int data[] = { 4, 8 };       // 由编译器计算元素个数
int data[6] = { 7, 10 };   // 部分初始化，其他编译器设置为0 

• 数组初始化的几条规则：
  • 1. 只有在定义数组才能使用初始化，此后就不能使用，也不能将一个数组赋值给另一个数组；
  • 2. 初始化数组时，提供的值可以少于数组的元素数目，未提供值的元素编译器设置为0；
  • 3. 初始化数组时方括号（[]）为空，编译器将计算元素个数。

2. 字符串

• 字符串是存储在内存的连续字节中的一系列字符。
  • 1. C-风格字符串（C-style string）
  • 2. 基于string类库的方法
• C-风格字符串具有一种特殊的性质：以空字符（null character）结尾，空字符被写作\0，其ASCII码为0，用来标记字符串的结尾。注意：下面第二个字符数组才是字符串。

char dog[5] = { 'b', 'e', 'a', 'u' 'x' }   // 不是字符串
char cat[5] = { 'f', 'a', 't', 's', '\0' } // 是字符串

• 用引号括起的字符串（字符串常量string constant或字符串字面值string liteal）隐式的包括结尾的空字符，因此不用显式的包括它。

char bird[10] = "Mr. Cheeps";   // 隐含\0字符
char fish[] = "Bubbles";        // 让编译器计算数组元素个数

• 各种C++输入工具通过键盘输入，将字符串读入到数组中时，将自动加上结尾的空字符。
• 任何两个空白（空格、制表符和换行符）分隔的字符串常量将自动拼接成一个。

cout << "I'd give my right arm to be" " a great violinist.\n";
cout << "I'd give my right ar"
"m to be" " a great violinist.\n";

• 将字符串存储到数组最常用的两种方法：
  • 1. 将数组初始化为字符串常量
  • 2. 将键盘或文件输入读入到数组中
• cin使用空白（空格、制表符和换行符）来定字符串的界。
• cin面向行的类成员函数
  • 1. getline()：丢弃换行符
  • 2. get()：将换行符保留在输入序列中
• cin.get()读取空行后将设置失效位（failbit），意味着将接下来的输入阻断，可使用命令cin.clear()来恢复输入。
• C++程序常使用指针（而不是数组）来处理字符串。

3. string类简介

• string对象和字符数组之间的主要区别是，可以将string对象声明为简单变量，而不是数组。
• string类的一些操作
  • 1. 赋值：可以将一个string对象赋给另一个string对象
  • 2. 合并：可以使用操作符+将两个string对象合并起来
  • 3. 附加：可以使用操作符+=将一个字符串附加到一个string对象的末尾
  • 4. 计算长度：使用类方法size()计算string对象的字符串长度

4. 结构简介

• 创建结构的步骤：
  • 1. 定义结构描述——描述并标记能够存储在结构中的各种数据类型
  • 2. 按描述创建结构变量（结构数据对象）

// structure description
struct inflatable
{
    char name[20];   // member
    float volume;
    double price;
};

struct inflatable goose;   // keyword struct required in C
inflatable vincent;        // keyword struct not required in C++

• C++允许指定占用特定位数的结构成员，使得创建与某个硬件设备上的寄存器对应的数据结构非常方便。字段的类型应为整型或枚举，接下来是冒号，冒号后面是一个数字，指定使用了的位数。可以使用没有名称的字段来提供间距。每个成员都被称为位字段（bit field）。

struct torgle_register
{
    unsigned int SN: 4;  // 4 bits for SN value
    unsigned int: 4;     // 4 bits unused
    bool gooIn: 1;       // valid input (1 bit)
    bool goodTorgle: 1;  // successful torgling
}

5. 共用体

• 共用体（union）是一种数据格式，它能够存储不同的数据类型，但只能同时存储其中的一种类型。声明句法如下：

union one4all
{
    int int_val;
    long long_val;
    double double_val;
};

• 共用体的长度为其最大成员的长度。

6. 枚举

• C++的enum工具提供了另一种创建符号常量的方式，这种方式可以代替const。枚举的符号常量叫作枚举量（enumerator）。语法如下：

enum spectrum { red, orange, yellow, green, blue, violet, indigo, ultraviolet };

• 枚举变量的一些特殊属性
  • 1. 在不进行强制转换的情况下，只能将定义枚举时使用的枚举量赋给这种枚举的变量。
  • 2. 对于枚举，只定义了赋值操作符，没有为枚举定义算术运算。
  • 3. 枚举量为整型，可被提升为int整型，但int不能自动转换为枚举类型。
• 设置枚举量的值
  • 1. 使用赋值操作符显示设置
  • 2. 显式定义其中一些枚举量的值
  • 3. 可创建多个值相同的枚举量
  • 4. 可以使用long类型值

enum bits { one = 1, two = 2, four = 4, eight = 8 };
enum bigsteps { first, second = 100, third };   // first为0，third为101
enum { zero, null = 0, one numero_uno = 1 };    // zero和null值都为0

• 每个枚举都有取值范围，通过强制类型转换，可以将取值范围中的任何整数值赋给枚举变量，即使这个值不是枚举值。

enum bits { one = 1, two 2, four = 4, eight 8 };

myflag = bits(6);   // valid

7. 指针和自由存储空间

• 指针相关操作符
  • 1. 取址操作符：&
  • 2. 间接值或解除引用操作符：*
  • 3. 内存分配new
  • 4. 内存释放delete
  • 5. 箭头成员操作符->
• 指针声明

int * pData;  // 两边空格可选
int* pData;   // C++ style
int *pData;   // C style

// Note!!!
int* p1, p2;   // p2是int变量不是指针

• 注意：在C++中创建指针时，计算机将分配用来存储地址的内存，但不会分配用来存储指针所指向的数据的内存。
• 警告：一定要在对指针应用解除引用操作符（*）之前，将指针初始化为一个确定的，适当的地址。
• 术语“数据对象”，指的是为数据项分配的内存块。为一个数据对象（可以是结构，也可以是基本类型）获得并指定分配内存的通用格式如下：

typename pointer_name = new typename;

• 在编译时给数组分配内存被称为静态联编（static binding）；数组在程序运行时创建的称为动态联编（dynamic binding），这种数组叫做动态数组（dynamic array）。
• 使用new和delete时应遵守的规则：
  • 1. 不要使用delete来释放不是new分配的内存。
  • 2. 不要使用delete释放同一个内存块两次。
  • 3. 如果使用new[]为数组分配内存，则应使用delete[]来释放。
  • 4. 如果使用new[]为一个实体分配内存，则应使用delete来释放。
  • 5. 对空值指针应用delete是安全的。
• 为数组分配内存的通用格式：

type_name pointer_name = new type_name [num_elements];

8. 指针、数组和指针算术

• 指针与数组名的区别

  • 1. 可以修改指针的值，而数组名是常量。
  • 2. 对数组应用sizeof操作符得到的是数组的长度，而对指针应用sizeof得到的是指针的长度，即使指针指向的是一个数组。

• 给cout提供一个字符的地址，则它将从该字符开始打印，直到遇到空字符为止。

• 在C++中，用引号括起来的字符串像数组名一样，也是第一个元素的地址。

• C++3种管理数据内存的方式

  • 1. 自动存储
  • 2. 静态存储
    • 2.1 函数外部定义
    • 2.2 声明变量时使用关键字static
  • 3. 动态存储