前言：

第三章介绍了基本的数据类型：整型与浮点型，相对来说比较基础，但是不足以应付实际的复杂情况，为了更加灵活地使用数据，语言开发者推出了复合类型。

1 数组

当你要记录班级中同学的身高时，之前的方法，班级有多少人，你就要创建多少个int类型的变量，然后一个一个地记录下来。这很繁琐，效率也很低；生活中类似的场景很多，这时候需要一个结构来存储同种类型的变量，应这种实际开发需求，诞生了数组这种变量类型。
数组是一种数据格式，能够存储多个同类型的数值。要创建数组需要使用声明语句。需要声明三点：

• 1）存储在每个元素中的类型；
• 2）数组名称；
• 3）数组中的元素个数；

例子：

short Months[12]

数组的名称为Months，数组一共有12个元素，每个元素存储的类型是short类型。
注意：在编写程序的过程中，不会检查数组的下标是否有效，编译时不会出错但在实际运行过程中可能会引发问题。

1.1数组的初始化规则

• 1）只有在定义数组时才能进行初始化，不能先声明然后整体再进行初始化；
• 2）如果只对一部分元素进行初始化，剩余的元素都被设置为0；
• 3）初始化数组不声明元素个数，C++编译器将计算元素个数；

1.2 C++11的数组初始化方法

• 1）初始化数组时可以省略“等号”运算符；
• 2）可以不在大括号内包含任意东西，默认所有元素都是0；
• 3）列表初始化禁止缩窄“转换”。

2 字符串

代码是为了处理现实世界中的工作，不可能只有数字而没有字符，还是举之前的例子，在对班级同学的成绩做记录时，只记录成绩毫无意义，要把这个成绩背后的名字也记录下来，这样之前的数字才有意义，所以字符串是非常重要的数据类型，它可以帮助我们处理和操作各种文本数据，并且可以通过标准库中提供的函数轻松地完成各种文本操作。
字符串是存储在内存的连续字节的一系列字符。即字符串是存储在char数组中的，空字符被写作“\0”，同时字符串也是以\0进行结尾的。

2.1 拼接字符串常量

有时候，单个字符串过于冗长，C++允许拼接字符串的字面值，即将两个用引号括起来的字符串合并为一个。

2.2在数组中使用字符串

要将字符串存储到数组中，常用的有两种方法：
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；
书中给出了示例程序，用了“sizeof”与”strlen”,区别是:”sizeof”计算整个数组的长度，而“strlen”只是计算可见的字符，并不把空字符算在内。

2.3 字符串输入

在示例的程序中，输入了两个单词，后续便直接将这两个单词赋值给两个变量，然后立马显示最后一行。通过cin完成字符的输入，cin使用空白（空格，制表符，换行符）来确定字符串的结束位置，这意味着cin在获取字符串数组输入时只读取一个单词。读取该单词后，cin将该字符串放到数组中，并自动在结尾添加空字符。

2.4 每次读取一行字符串输入

有时候不一定按单词个数进行读取，也可以按行进行读取。istream中的类提供了一些面向行的类成员函数：getline()和get()。

• 1)面向行的输入：getline()

  getline()读取整行，它使用通过回车键输入的换行符来确定输入结尾。
  cin.getline()有2个参数，第一个参数用来存储输入行的数组的名称，第二个参数是要读取的字符数。getline()函数每次读取一行，他通过换行符来确定行尾，但不保存换行符，在存储字符串时，他将空字符来代替换行符。
  

• 2)面向行的输入：get()

  连续调用2次cin.get()示例：
  cin.get(name,ArSize)
  cin.get(dessert,ArSize)
  由于第一次调用，换行符留在输入队列中，因此第二次调用时看到的第一个字符便是换行符。cin.get()会认为已经到达行尾，而没有发现任何可读取的内容。
  解决办法是：用cin.get()来处理换行符。
  3)空行和其他问题
  当使用getline()或者get()读取空行时，下一条输入语句将在前一句getline()或者get()结束读取的位置开始读取。但这意味着接下来的输入将被阻断，可以用cin.clear()进行恢复。

2.5 混合输入字符串和数字

书中给出了示例代码，在混合输入的情况下，有些输入无法实现。在第一次读取过程中，按回车键生成的换行符留在了输入队列中，后面的cin.getline()看到换行符之后以为是一个空行，所以后续的输入便无法实现。解决方法是：在读取地址之前先读取并舍弃换行符，这样便能解决这个问题。

3 string类简介

通过添加string类扩展了C++库，以后便可以使用string类的对象来存储字符串。书中给出了示例来介绍string类的用法。从中我们可以得知：
1）可以使用C风格初始化string对象；
2）可以使用cin将键盘输入存储到string对象中；
3）可以使用cout来显示string对象；
4）可以使用数组表示法来访问存储在string对象中的字符。

3.1 C++11字符串初始化

可以用字符数组，string类方法进行初始化2种方法：
char a[] = {“aaaaa”};
string b = {“bbbbbb”};

3.2 赋值、拼接、附加

赋值：可以将一个string对象赋值给另一个string对象；
拼接：直接用+运算符，将两个字符串相加。

3.3 string类的其他操作

C语言风格字符串对字符串进行操作的时候，提供了一些函数，strcpy用于函数的复制，strcat用于函数的拼接；strlen()函数用于获得字符串的长度。

3.4 string类I/O

当输入为一个简单的单词的时候，是用简单的cin,cout运算符，当要读取一行输入内容而不是一个单词的时候，可以用getline()来获取。

4 结构简介

结构是一种比数组更灵活的数据格式，因为同一个结构可以存储多种类型的数据，从而将数据的表示合并到一起。结构是用户定义的类型，而结构声明定义了这种类型的数据属性。定义了类型后，便可以创建这种类型的变量。所以创建结构包括两步：
（1）定义结构描述，描述并标记了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。

结构描述的组成部分

4.1 在程序中使用结构

书中给出了示例代码，声明了一个结构体，并调用了结构体对象。C++中建议将结构体声明在外部，这样各个函数都能使用。

4.2 C++11结构初始化

C++11支持结构体进行列表初始化；如果大括号里不包含任何东西，各个成员都被设置为0.

4.3 结构可以将string类的关系

可以，将之前的char数组转化为string，更加好用。

4.4 其他结构属性

可以使用赋值运算符，将结构赋值给另一个同类型的结构体，这种赋值称为成员赋值。介绍了一些初始化的特殊方法，不建议使用，结构体的声明，初始化，使用按部就班的来。

4.5 结构数组

顾名思义就是元素全都是结构体的数组，方法和创建基本类型的数组完全一致；书中给出了代码示例。

4.6结构中的位字段

允许指定占用特定位数的结构成员，使得结构体与硬件上的寄存器相对应。

5 共用体

共用体是一种数据格式，它能存储不同的数据类型，但只能同时存储其中的一种类型。使用共同体，当数据项使用两种或者更多格式的时候，可以节省空间。

6 枚举

enum工具提供了一种创建符号常量的方式，允许定义新类型，但必须按照严格的限制进行。

6.1 设置枚举值的值

可以使用赋值运算符来显示地设置枚举量的数值。指定的数值必须是整数，也可以只显示地定义其中一些枚举量的数值。
补充：可以创建多个数值相同的枚举量。

6.2 枚举的取值范围

C++11扩展了枚举，增加了作用域内枚举；C++的枚举范围更加灵活，下限一般情况是0，上限由最大的枚举数值决定，由大于这个数值的，最小2次幂确定。例如枚举中一个数值为108，大于108的最小2次幂是128，此时最大枚举数值便是127，枚举范围为[0,127]。

7指针和自由存储空间

计算机存储数据需要明确的3种基本属性：
（1）信息存储在何处
（2）存储的值为多少
（3）存储的信息是什么类型
指针是C++语言的精髓，只有灵活地使用指针，才能真正掌握C++语言。

7.1声明和初始化指针

书中给出了示例程序，声明和初始化了指针。

7.2指针的危险

在C++中创建指针时，计算机将分配用来存储地址的内存，但不会分配存储指针所指向数据的内存。

7.3指针和数字

指针的表示形式是数字，表示的意义是位置。

7.4使用new来分配内存

为一个数据对象获得并指定分配内存的通用格式：
typename * pointer_name = new typeName

7.5使用delete释放内存

一定要配对地使用new和delete，否则会发生内存泄漏。

7.6使用new来创建动态数组

• 1、使用new来创建动态数组
• 2、使用动态数组

8指针、数组和指针算数

指针和数组基本等价的原因在于指针算术和C++内部处理数组的方式。书中给出了示例程序验证了这一点。

8.1程序说明

C++将数组名解释为第一个元素的地址。

8.2指针小结

1、声明指针
2、给指针赋值
3、对指针解除引用
4、区分指针和指针所指向的数值
5、数组名
6、指针算术
7、数组的动态联编和静态联编
8、数组表示法和指针表示法

8.3指针和字符串

主要介绍了strcpy函数，strcpy函数暗暗包含了new的操作，虽然是复制，内容会进行复制，但是变量地址的值是全新的。

8.4使用new创建动态结构

书中给出了示例程序。

8.5自动存储、静态存储和动态存储

分别对应自动变量，静态变量；new和delete运算符，共同管理一个内存池，使得数据的生命周期不完全受程序或函数的生存时间控制。

9 类型组合

第四章介绍了数组，结构以及指针,书中给了一个示例，来对他们进行访问。来看其中四个cout。

1、trio->year

trio是结构体数组的首地址，打印出来的是trio[0].year;

2、arp[1]->year

打印的是s02.year

3、(*ppa)->year

声明的ppa是一个指向指针地址的指针，打印的是s01.year;

4、（*（ppb+1））->year

打印的是s02.year.

10 数组的替代品

模板类vector与array是数组的替代品。

10.1模板类vector

在C++中，vector是一个标准库容器，用于存储和管理动态大小的元素序列。它提供了许多内置的函数和操作符，使得元素的插入、删除和访问变得非常方便。
vector的主要作用包括：

• 动态大小：vector可以根据需要动态调整大小，可以在任意位置插入或删除元素，而不需要手动管理内存。这使得它比数组更具灵活性。
• 高效的随机访问：vector中的元素在内存中是连续存储的，因此可以通过索引快速访问任何元素。这使得vector非常适合需要频繁随机访问的场景。
• 尾部插入和删除：vector提供了push_back()和pop_back()等函数，可以高效地在尾部插入和删除元素。这对于实现栈（stack）和队列（queue）等数据结构很有用。
• 可以使用迭代器遍历：vector支持使用迭代器进行元素的遍历。迭代器提供了一种统一的方式来访问和处理容器中的元素。
• 自动内存管理：vector负责管理内部存储空间的分配和释放，使得开发者无需手动处理内存分配和释放的细节。
  总之，vector是一个强大而灵活的容器，适用于各种情况下需要动态管理元素序列的场景。无论是存储对象、构建数据结构还是进行算法实现，vector都是C++中常用的工具之一。
  模板类vector类似于string类，是一种动态数组，
  （1）使用前提：包含vector头文件，使用using编译指令;
  （2）如何使用：
  创建一个名为vt的vector对象，可以存储n_elem个类型为typeName的元素；

vector<typeName> vt(n_elem);

其中n_elem可以是整型常量，也可以是整型变量。

10.2模板类array(C++11)

在C++中，array是一个用于存储固定大小的相同类型元素序列的容器类模板。它起到以下作用：

• 存储数据：array可以存储一组具有相同数据类型的元素。它提供了连续的内存空间来存储这些元素。
• 快速访问：由于array中的元素是连续存储的，可以通过索引快速访问特定位置的元素。数组的索引从0开始，因此可以使用索引来直接访问数组中的元素。
• 高效的元素访问和修改：与其他容器（如vector或list）相比，array提供了更高效的元素访问和修改。由于元素是连续存储的，可以利用指针算术来进行高效的访问和修改操作。
• 固定大小：array在创建时需要指定固定的大小，并且无法动态调整。这意味着一旦创建了一个array，它的大小就不能改变。这种固定大小的特性可确保在编译时就分配了足够的内存空间。
• 与原生数组的兼容性：array提供了与原生数组相似的语义和行为。它可以被传递给期望原生数组参数的函数，并且可以与使用原生数组的代码进行交互。

总而言之，array在C++中提供了一种方便的方式来存储和访问固定大小的连续元素序列，并且具有高效的性能。
array对象的长度是固定的，使用栈（静态内存分配），其效率与数组相同，但更方便，安全。在声明中创建一个名为arr的array对象，它包含n_elem个类型为typeName的元素：

array<typeName,n_elem> arr;

10.3 比较数组，vector对象,array对象

书中给出了示例，对数组，array，vector三者的对象输出他们的数值以及地址，但是对数组下标使用了-2这个索引，编译不会警告，数组名称本质上是一个地址，-2的索引，表示输出这个指针之前指向的数据。但是在执行过程中叫做“越界”，就会出现问题。
为了在vector与array中避免这种情况发生，使用at()，在函数运行期间捕获非法索引，若是下标不符合规范，程序运行过程中默认会中断。

11 总结

很多类型在学习C语言的时候都或多或少接触过，数组，字符串，指针的使用频率很高，多看几遍也无妨。数组的替代品，array以及vector比较重要，这都是C++新增的，需要重点关注一下。

12 参考

12.1 《C++ Primer Plus》