第 3 章：字符串、向量和数组

头文件中不应该包含 using 声明，不然每一个包含了改头文件的文件都会有这个声明，导致不可预料的命名冲突。

每个 string 对象的末尾都有一个 '\0'，名为“空字符”，用于指示字符串的结束。如果在程序中人为的修改了这个空字符，那么会发生不可预料的结果。

在 string 类型的初始化中，如果用到了赋值运算符 =，那么就是拷贝初始化，右值会先被拷贝一份，然后把拷贝后的内存交给新创建的对象。其余的都是直接初始化，分配一块内存然后直接填值。

在从输入流读取 string 的时候，cin 的 1.1. 会忽略掉开头的所有空白 (包括空格、'\n' 和 '\t' 等)，并从第一个合法的字符读起，直到遇到了下一处空白为止 (这处空白不会存在 string 中)。例如，如果输入的是 " houston "，那么这个 string 最终的内容是 houston。如果输入的是 " h o u s t o n "，那么这个 string 只能拿到 "h"。

如果不想上面那样子的事情发生，可以使用 getline(in, str) 函数解决。该函数可以读入一整行，其中的两个参数 in 代表一个输入流，一般用 cin，str 代表要读入的字符串的标识符。所以要在调用 getline(in, str) 函数之前新建一个空字符串。注意，当你在一开始就按下了回车键，那么 getline 拿到的就是一个空串。正常输入的话，空白都会被保留，直到你按下换行键。换行键会被流读取到，但是不会存到 str 中。所以如果输入的是 " h o u s t o n "，然后按下换行符，那么这个 string 拿到的就是 " h o u s t o n "。

string::size() 返回的是 string::size_type 类型的数字，这是一个无符号类型 unsigned long 的数字，所以注意：当你要用到某个 string 的 size() 函数的时候，那么其他介入的数字最好也都是无符号类型的，这样不会发生意想不到的错误。否则，如果你拿 str.size() 与 -1 相比，那么既有可能返回的是 -1 更大，因为 -1 会先转成一个无符号数字，结果可是 2^64-1 啊！

当使用字符串的加法时，要确保每个加号两边都至少有一个对象是 string 类型。两个字符串字面值由于是 const char [] 类型，所以它俩是不能直接相加的，例如 "hello" + ", world" 是不合法的。

range for 语句：

for (auto declaration : expression)
{ statement }

其中的 auto 可以自动探测变量类型，expression 部分是要被遍历的序列，declaration 是一个变量，它代表序列中每次被遍历到的单个元素。举个例子：

string str = "hungry!"
for (auto c : str)
{ cout << c << '-'; }
// "h-u-n-g-r-y-!-"

字符串的下标 (索引) 会自动转为 string::size_type 这个无符号的 unsigned long。所以，如果你访问 str[-1]，其实你在 x64 的机器上得到的是 str[18446744073709551615]。在访问字符串的某一位的时候，一定要确保该位确实有值。如果这个字符串本身为空，那么你的访问得到的结果是未定义的。所以在访问数组下标的时候，推荐的做法是：总是使用 decltype(str.size())这个类型来声明所有下标的类型。

vector 是模版而非类型。给 vector 提供了具体的元素类型之后，他才是一个类型，例如 vector<string>。

vector 能容纳绝大多数类型的对象，包括内置类型、用户自定义类型和其他容器。但是不能够容纳引用，因为引用只是一个别名而不是一个对象。当使用一些老旧的编译器的时候，声明一个 vector 套 vector 元素的时候，要在第一个右尖括号和第二个右尖括号之间插入一个空格，例如 vector<vector<string> >，这一点要稍微注意一下。不过现在使用的编译器版本都是不需要加这个空格的啦！

range for 语句内不能改变其所遍历序列的大小。但凡是使用了迭代器的循环器，都不要想迭代器所属的容器添加元素。

只能对确知已存在的元素执行下标操作。否则会导致缓冲区溢出。

如果容器为空，那么 begin 和 end 返回的是同一个迭代器，都是尾后迭代器。

执行解引用的迭代器必须合法并确实指示着某个元素。试图解引用一个非法迭代器或者尾后迭代器都是未被定义的行为。

两个迭代器相减得到的是一个 difference_type 的带符号类型。

在声明数组的时候，要么使用常量表达式说明数组的长度，要么使用字面值。不能使用变量来声明数组的大小。定义数组的时候必须指定数组类型，不允许使用 auto，哪怕你提供了初始值列表也不行。和 vector 一样，不存在引用的数组，但是有指针的数组。可以定义数组的指针和数组的引用：

 constexpr int sz = 10;    // 常量表达式
 int arr[sz];              // 常量表达式初始化数组
 int *ptrs[sz];            // 指针的数组
 int (*Parr)[sz] = &arr;   // Parr 指向 arr
 int (&Rarr)[sz] = arr;    // Rarr 引用 arr
 int *(&Rptrs)[sz] = ptrs; // Rptrs 引用 ptrs

理解上述代码可能有些困难，有一个简单的方法就是看有没有括号。括号的作用是强行绑定几个元素，所以当 * 或者 & 出现在括号里头的时候，它们归属于括号里它们右边的标识符；当 * 和 & 没有被括号限制的时候，它们归属于左边的类型。例如 ptrs，它左边的 * 没有被括号所限制，那么 * 和左边的 int 在一起，指示的是数组的元素为指针类型。再看 Parr， * 被括号强行限制住了，那么 * 归属于 Parr，代表 Parr 自己是个指针。同样的，Rarr 左边的 & 和 Rarr 绑定，那么代表 Rarr 本身是一个引用。最后一个 Rptrs 也就好理解了，& 说明 Rptrs 是个引用，* 说明数组的元素都为指针类型。

前一章讲到过 auto 和 decltype 的区别：auto 不能保留引用类型和顶层常量属性，但是 decltype 可以。现在指出新的一点：由于单独操作数组名字时其实操作的是一个指针，所以当把数组名赋值给另一个变量的时候，这个变量用 auto 检测到的类型是指针而不是数组：

 int a1[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
 auto a2 = a1;  // a2 是一个 int * 指针，指向 a1 的第一个元素
 for (auto i : a2) {}; // 编译错误， a2 不是一个数组，所以不能用 auto
 decltype(a1) a3 = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; // a3 是一个 int[10] 数组
 a3 = &(a1[2]); // 编译错误，a3 是一个数组，不能给它赋地址

但是 decltype 却不是这样，检测到的类型并不是指针而同样是一个数组。由此可见，decltype 非常的底层，它能够突破引用和数组的表象深挖到对象的本质，即引用类型和数组类型；而 auto 会把引用当成一个别名，会把数组当成一个指针。

在 <iterator> 头文件中有两个函数 begin() 和 end()，能够接受数组作为参数，返回数组的头指针和尾后指针，就像迭代器那样。

两个数组指针相减得到的是一个 ptrdiff_t 的带符号类型。

标准库类型 string 和 vector 可以执行下标运算，但是限定下标是无符号类型。然而数组的下标运算符 [] 可以接受有符号的下标，例如 p[-2] 代表向前移动 p 两个单位。下标运算符的本质是对指针进行位移。

<string> 是标准库头文件，<string.h> 是 C 风格字符串的头文件，<cstring> 是 <string.h> 的 C++ 风格。写 C++ 程序时，应尽量使用标准库 <string>。

<cstring> 提供一些 C 风格字符串的函数，例如 strlen(p)、strcmp(p1, p2)、strcat(p1, p2)、strcpy(p1, p2)等。传入此类函数的指针必须指向一个明确以空字符作为结束的 char 数组，否则会发生严重错误。

为了方便老旧代码和新标准代码的混用，C++ 允许使用字符串字面值来初始化 string 对象，允许使用以空字符结束的字符数组 (又称 C 风格字符串) 来初始化 string 对象或赋值，允许将 string 对象与 C 风格字符串相加。这是新特性向下兼容旧特性。所以反过来是不成立的，不能用 string 对象来直接初始化一个指向字符的指针。为了完成这一功能，string 专门提供了一个函数 c_str()，能够接受一个 string 对象，传出一个指针，指向内容一模一样的只读的 C 风格字符串：

string s("C++ is hard");
char *cs = s; // 错误！不能用 string 对象初始化 char *
const char *str = s.c_str(); // OK

可以使用 begin() 和 end() 来用数组初始化一个 vector：

int ar[] = {2,3,5,7,11,13,17};
vector<int> v(begin(ar), end(ar));

在上述代码中，两个指针指明了用来初始化的值的区间，所以你可以任意指定合法的区间来初始化。注意，第二个参数应是带拷贝区域的尾后指针，也就是说如果你要初始化数组的第 0 位到第 4 位，你需要传入的是

vector<int> vv(begin(ar), begin(ar)+5);

在使用范围 for 语句处理多维数组的时候，要把索引写成引用，这样子可以避免索引被转为指针：

int arr[2][3] = { {1,3,5}, {2,4,6} };
for (auto &r : arr) {
    for (auto &c : r) {
       c *= 3;
    }
}

如果不把 r 声明称引用，那么 r 会被处理成指针，内层的 for 语句就不能正确编译了。