C++编程：容器、工具与项目构建

### C++ 编程：容器、工具与项目构建 #### 1. 容器操作与迭代器运用 在 C++ 编程中，容器操作和迭代器的使用是非常重要的部分。当遇到系统库报错信息时，要在错误信息里找到自己的文件名并着重关注。下面是一些相关的练习： 1. **反转列表函数**：用迭代器在 for 循环里编写一个 `reverse` 函数，返回所给列表的反转副本。 2. **迭代器版本反转函数**：不传递列表，而是传入其 `begin()` 和 `end()` 两个迭代器来实现反转。 3. **添加常量迭代器类**：给 `List` 类添加 `const_iterator` 类，同时需要新的 `begin` 和 `end` 的常量版本，使其返回 `const_iterator` 而非 `iterator`。 4. **融入反向迭代器**：结合之前让 `List` 能反向遍历的练习，把 `reverse_iterator` 和 `const_reverse_iterator` 融入 `List` 类。 5. **容器转换函数**：使用迭代器在 for 循环中编写函数，实现 STL 列表和向量之间的相互转换。 #### 2. 范围 for 循环与 auto 关键字 传统遍历容器的方式代码量较大，例如： ```cpp for (vector<string>::const_iterator i = myVector.begin(); i != myVector.end(); ++i) cout << *i << ' '; ``` 而范围 for 循环则简洁很多： ```cpp vector<string> myVector; ... for (const string& i : myVector) cout << i << ' '; ``` 这种方式同样适用于数组： ```cpp int myArray[] = { 0, 1, 2, 3 }; for (int i : myArray) cout << i << ' '; ``` 若想更偷懒，可使用 `auto` 关键字让编译器确定元素类型： ```cpp for (auto i : myArray) cout << i << ' '; for (auto i : myVector) cout << i << ' '; ``` 不过使用 `auto` 时要注意，若想修改数组元素，需使用引用： ```cpp for (auto& i : myArray) i *= 2; ``` 若要避免不必要的复制，也可使用 `const auto&`： ```cpp for (const auto& i : myVector) cout << i << ' '; ``` #### 3. 初始化列表（可选） 从数组过渡到更复杂的容器时，会遗憾地失去方括号初始化列表。但我们也能在自己的类里使用 `{}` 列表，以下是 `Vector` 类的示例： ```cpp #include <initializer_list> template <typename T> class Vector { public: Vector (const std::initializer_list<T>& other); ... }; template <typename T> Vector<T>::Vector(const std::initializer_list<T>& other) : Vector () { for (auto i = other.begin(); i != other.end(); ++i) push_back(*i); } ``` 由于 `std::initializer_list` 内置了迭代器，也可用更简单的版本： ```cpp template <typename T> Vector<T>::Vector(const std::initializer_list<T>& other) : Vector () { for (auto i : other) push_back(i); } ``` 练习：因为 `std::initializer_list` 有 `begin()` 和 `end()`，但没有 `rbegin()` 和 `rend()`，若要用它初始化 `List`，`List` 需要有 `push_back` 方法。若还没创建，就创建 `List::push_back`，并给 `List` 一个接受初始化列表的构造函数。 #### 4. 算法库（可选） `<algorithm>` 头文件包含很多对容器的操作。比如在名为 `digits` 的容器里查找元素： ```cpp auto i = find(digits.begin(), digits.end(), 7); if (i != digits.end()) cout << "Found a 7!\n"; ``` `find` 函数会搜索从 `digits.begin()` 到 `digits.end()` 的范围，返回指向第一个等于 7 的元素的迭代器，若没有则返回 `digits.end()`。 复制容器内容到另一个容器： ```cpp copy(digits.begin(), digits.end(), back_inserter(newContainer)); ``` 还能根据条件复制： ```cpp bool isEven (int i) { return i % 2 == 0; } ... copy_if(digits.begin(), digits.end(), back_inserter(evens), isEven); ``` 大多数这些函数适用于任何容器类型。`sort(digits.begin(), digits.end());` 会对元素排序（元素需定义 `<` 运算符），但对列表排序要使用其成员函数 `myList.sort();`。 STL 容器没有重载 `<<` 或 `>>` 运算符用于输入输出，不过 STL 提供了另一种打印方式： ```cpp copy(evens.begin(), evens.end(), ostream_iterator<int>(cout, " ")); ``` 这里需要包含 `<iterator>` 头文件。 #### 5. 擦除 - 移除惯用法 要从容器里移除不需要的元素，比如移除所有偶数： ```cpp remove_if (digits.begin(), digits.end(), isEven); ``` 但 `remove` 实际上并不移除元素，而是把不需要的元素移到序列末尾，返回新末尾的迭代器。所以要真正移除，需结合 `erase` 函数： ```cpp erase (remove_if (digits.begin(), digits.end(), isEven), digits.end()); ``` #### 6. 避免容器操作中的错误 在 for 循环里添加或移除元素可能导致程序崩溃，因为改变容器内容会使已有迭代器失效。例如： ```cpp for (auto i = digits.begin(); i != digits.end(); ++i) if (isEven(*i)) digits.erase (i); ``` 这里删除元素后，`i` 会指向不存在的元素，循环继续时程序就可能出错。可通过 `erase` 返回的迭代器来解决： ```cpp for (auto i = digits.begin(); i != digits.end(); ) if (isEven(*i)) i = digits.erase (i); else + ```