Essential C++ 学习笔记02--Array/Vector 与指针

Essential C++ 1.5-1.6节，3.1节笔记

Array/Vector/指针，难度偏大，

但若学习初期不熟悉基本用法，则难以写出有效代码。

1. 基本概念

• Array 是一段连续内存，数组名就是指向首地址的指针。是内建数据结构，兼容 C。
• Vector 可以理解为大小可变的数组，是一个类 class。

2. 指针的算术运算

指针可以进行自增(++), 自减(--), 加上一个整数(+, +=), 减去一个整数(-, -=)等算术运算。

在数组中使用频繁。

指针存的是内存地址，+/- 1 时，并非简单地加上或减去该整数值，而是加上该整数与指针引用的对象的大小的乘积。

这种实现方式的好处是，方便template模板编程。例如：ptr 指向数组的某个元素，ptr+1 就是下一个元素的地址（如果没有越界的话）。

int 的长度是 4，int型指针+1，内存地址+4.

double 的长度是 8，double 型指针+1，内存地址+8.

代码和执行结果如下：

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    int num[] = {10, 20, 30, 40};
    double f[] = {10, 20, 30, 40};
    int *ptr_int = num;
    double *ptr_double = f;

    for (int i=0; i<4; i++){
        cout << ptr_int + i << " " << *(ptr_int + i) << ", "
                << ptr_double + i << " " << *(ptr_double + i);
        cout << endl;
    }
}

执行结果：

3. Array

• 定义 Array 时，尺度必须是常量表达式，建议使用 const 变量。

  Array 尺度无需执行期计算其值，则可在编译时分配栈内存。效率高，内存碎片小。

  new/delete 分配的是堆内存。

• a[5] == 5[a]
  [] 运算符的定义是 a[b] = *(a+b)，所以，a[5] == *(a+b) == 5[a]
• Array 不知道自己的大小。
  但可以用  sizeof(Array_name) / sizeof(Array_type)  算出来。

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    int num[] = {10, 20, 30, 40};
    double f[] = {10, 20, 30, 40, 11};

    cout << sizeof(num) / sizeof(int) << endl;
    cout << sizeof(f) / sizeof(double);
}

4. Vector

• 知道自己的大小。
  Vector 大小可变，增加元素时需要判断是否需要 resize，所以，必须知道自己的大小。
• 不能像 Array 一样一次初始化多个变量（用{}括起）。原因？
  

练习1.5

撰写一个程序，使之能够询问用户姓名，并读取用户所输入的内容。

请确保用户输入的名称长度大于两个字符。如果用户的确输入了有效信息，就响应一些信息。

#include <iostream>
#include <string>  // String object
using namespace std;

int main(){
    string name;
    cout << "What's your name? ";
    while ((cin >> name) && (name.size() <= 2)){
        cout << "Please input your anme(more than 2 characters: ";
    }
    cout << "Hello, " << name << " ... and goodby!";
    return 0;
}

#include <iostream>
#include <string.h>  // C-Style
using namespace std;

int main(){
    char name[10];
    cout << "What's your name? ";
    while ((cin >> name) && (strlen(name) <= 2)){
        cout << "Please input your anme(more than 2 characters: ";
    }
    cout << "Hello, " << name << " ... and goodby!";
    return 0;
}

练习1.6

撰写一个程序，从标准输入装置读取一串整数，并将读入的整数依次置入 array 及 vector。

然后遍历这两种容器，求取数值总和，将总和及平均值输出至标准输出装置。

分析：

1. 读取一串整数，可选择以字符串形式接收，或一个数字。

后者容易导致数据溢出，且需要反复转换数据类型。

2. char 转 int，直接减去 ASCII 的差值（48）即可。

3. 求和时，如果 Array 长度大于输入数字的个数，则无需遍历整个 Array 求和。

4. 求平均值时，不能直接用 int 除以 int。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;

int main(){
    const int size_max = 100;
    int num_arr[size_max];
    vector<int> num_vec(size_max);

    string raw_num;
    int num_count = 0;

    int sum_arr=0, sum_vec=0;
    double avg_arr=0.0, avg_vec=0.0;

    cout << "Input some numbers(no more that 100)" << " ";
    cin >> raw_num;
    num_count = raw_num.length();

    // put numbers into array/vector
    for (int i=0; i<num_count; i++){
        num_arr[i] = raw_num[i] - 48;
        num_vec[i] = num_arr[i];
    }

    // array calculate
    for (int i=0; i<num_count; i++){
        sum_arr += num_arr[i];
    }
    if (num_count != 0) {
        avg_arr = double(sum_arr) / num_count;
    } else {
        avg_arr = 0.0;
    }
    cout << "array sum: " << sum_arr << ", "
         << "avg: " << avg_arr << endl;

    // vector calculate
    for (int i=0; i<num_count; i++){
        sum_vec += num_vec[i];
    }
    if (num_count != 0) {
        avg_vec = double(sum_vec) / num_count;
    } else {
        avg_vec = 0.0;
    }
    cout << "vector sum: " << sum_vec << ", "
         << "avg: " << avg_vec << endl;

    return 0;
}