ndk学习之c++语言基础复习----C++容器、类型转换、异常与文件流操作

继续来复习C++,比较枯燥，但是这是扎实掌握NDK开发的必经之路，不容小觑。

容器：

容器，就是用来存放东西的盒子。

常用的数据结构包括：数组array, 链表list， 树tree， 栈stack， 队列queue， 散列表hash table, 集合set、映射表map 等等。容器便是容纳这些数据结构的。这些数据结构分为序列式与关联式两种，容器也分为序列式容器和关联式容器。

STL 标准模板库，核心包括容器、算法、迭代器。

序列式容器/顺序容器：

元素排列次序与元素无关，由元素添加到容器的顺序决定，其相关的容器有以下几种：

容器	说明
vector	支持快速随机访问
list	支持快速插入、删除
deque	双端队列 允许两端都可以进行入队和出队操作的队列
stack	后进先出LIFO(Last In First Out)堆栈
queue	先进先出FIFO(First Input First Output)队列
priority_queue	有优先级管理的queue

• 向量(vector)：连续存储的元素,后进先出。
  下面声明一下：
  

  另外还有一些重载的形式，如下：
  

  

  

  有了容器之后就可以往里面添加、删除数据了，下面来用一下：
  

  接下来删除一个元素：
  

  那最终容器里还剩哪个元素呢？下面就可以将元素输出出来，如下：
  

  另外有个细节想一下，vector是一个模板类，为啥我们可以用下标的形式来访问它里面的元素，很显然是因为该类重写的下标运算符嘛，源码定义如下：
  

  另外通过下标获取元素还有另外一种方式，如下：
  

  另外还可以通过函数直接获得队首和队尾的两个元素，如下：
  
  如果想清空元素可以用：
  

  还有另外一种清除函数，可以删除某个元素，如下：
  

  那vector目前的容量是多大呢？也有现成的函数，被清掉之后很明显大小为0嘛，试试看：
  

  这里可以说明vector容器其内存占用的空间是只增不减的，clear()释放元素之后，去不能减小vector所占的内存空间。那这不会造成内存的浪费么？尤其对于全局的vector变量，然后方法使用到了该全局变量，如下：
  

  此时全局的容量大小虽说在方法内部被clear()掉了，但大小还是2，那实际如果被调多次那容量不会很可怕，那怎么能达到缩小容量大小的效果呢？这里可以采用swap替换操作，用一个新的临时vector来替换目前的vector，具体做法如下：
  
  其中还可以简写：
  

  注意：建立临时vector temp对象，swap调用之后对象vec占用的空间就等于默认构造的对象的大小，temp就具有vec的大小，而temp随即就会被析构，从而其占用的空间也被释放，所以不会有内存泄漏问题。
  那如果要遍历里面的所有元素可以使用迭待器，具体使用如下：
  

  其中在迭待过程中是不能删除元素的，跟java一样的，另外还需要了解到：
  

• 列表 (list)：由节点组成的双向链表，每个结点包含着一个元素。
  其操作跟vector基本类似，略过。
• 双端队列(deque)：连续存储的指向不同元素的指针所组成的数组。
  其操作跟vector基本类似，略过。
• 队列(queue)：先进先出的值的排列。
  比较简单，下面稍过一下：
  
• 栈(stack)：后进先出的值的排列。
  也直接一笔带过：
  
• 优先队列(priority_queue )：元素的次序是由所存储的数据的某个值排列的一种队列。
  

  也就是说明默认情况下最大的元素在队首，那如果想改变默认的元素排序将最小的放到队首呢，具体就得这么办：
  

  其中：
  

  

  当然这个less和greater都是一个模板结构体 也可以自定义，就类似于Java中的比较器一样，这样less和greater的含义就发生变化了，如下：
  less  让优先队列总是把最大的元素放在队首；
  greater    让优先队列总是把最小的元素放在队首；
  下面用自定义的类型来自定义一下比较器，如下：
  

  编译运行：
  

  报错了，为啥？因为对于Student类来说不知道如何进行排序，所以此时就得自定义排序规则，这里校仿一下它：
  

  打开看一下它的源码实现：
  

  咱们对Student的自定义排序直接用这个源码，当然由于我们只对Student类型进行排序，所以就用不着泛型了，具体定义如下：
  

关联式容器：

关联容器和大部分顺序容器操作一致

关联容器中的元素是按关键字来保存和访问的 支持高效的关键字查找与访问

• 集合(set)：由节点组成的红黑树，每个节点都包含着一个元素,元素不可重复。
  下面来使用一下：
  

  如果要删除元素可以用：
  
  那如何遍历set呢？这里需要特别注意，有别于vector的，我们知道vector的遍历是如下：
  

  那校仿一下来遍历set：
  

  证明set中并没有重写<号运算符，那只能将其换成不等于了，如下：
  

• 键值对(map)：由{键，值}对组成的集合。
  基本跟java一样，这里过一遍用法：
  

  其插入元素还可以生成一个键值对对象，如下：
  

  如何通过key来查询元素呢，如下：
  

  删除元素则如下：
  

  最后来遍历一下元素，如下：
  

• 红黑树
  对于二叉树我们都了解的比较多，而红黑树接触稍微少，所以这里来对其进行一个全面的认识，首先先来看一下二叉树：
  
  对于二叉树有一个二分查找法，比如说要从二叉树中找到“2”这个数，其整个查找过程如下：

  1、查看根节点为10

  2、由于2小于10，因此查找左孩子，节点为5

  3、同时2小与5，继续查看左边，找到2节点。

  也就是说查找最大次数为树的高度，那如果有下面的二叉查找树，插入7、6、5......，如下：
  

  这样几乎成为线性，查找性能大幅下降，那为了解决这种不平衡，红黑树就诞生了。在wikipedia的定义如下：
  

  红黑树(Red Black Tree)又称为 RB树,是一种相对平衡二叉树 ，它有如下特点：

  1.节点是红色或黑色。

  2.根节点是黑色。

  3.每个叶子节点(空节点)都是黑色的。

  4 每个红色节点的两个子节点都是黑色。(从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色节点)

  5.从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点。

  其插入有如下原则：
         1. 插入新节点总是红色节点。
         2. 如果插入节点的父节点是黑色, 能维持性质。
         3. 如果插入节点的父节点是红色, 破坏了性质。插入算法就是通过重新着色或旋转, 来维持性质。
  下面画图来理解：首先画一个根结点，它是黑色的：
  

  然后再再插入两个子接点，新节点都是用红色表示，如下：
  

  接下来插入一个“7”，由于比“8”小需要插到它的左边，如下：
  

  因为规则四是这样描述的：“4 每个红色节点的两个子节点都是黑色。(从每个叶子到根的所有路径上不能有两个连续的红色节点)”，也就是目前“7”、“8”两个都是红色破坏了规则，那么需要根据不同的状况进行不同的策略使其平衡并符合规则，7的父节点8 与叔父节点 12 都是红色，则我们可以将8、12两个重绘为黑色并重绘祖父节点9为红色，所以此时先将“8”涂成黑色：
  

  此时又破坏了第5条规则：“5.从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点。”，因为“9”->"8"都是黑色，而"9"->"12"不全是黑色，也就是两边不统一了，为了解决此破坏，就得将“12”也涂成黑色：
  

  现在满足5个规则了，因此7插入完成。
  接下来插入 6：
  

  现在新节点 6 是 父节点 7的左节点，而6的叔父节点 缺少，父节点 7 又是祖父节点8的左子节点 ，这种情形下，我们进行针对6节点的祖父节点8的一次右旋转，其右旋转是指：顺时针旋转红黑树的两个节点，使得父节点被自己的左孩子取代，而自己成为自己的右孩子。如下：
  

  此时还是破坏规则4，因为“6”和"7"都是红色，此时再切换 7 和 8 的颜色，如下：

  

  现在满足5个规则了，因此6插入完成。
  再插入5：
  

  5和6都是红色，将 父节点 6 和叔父节点 8 绘为黑色：
  

  然后再将祖父7设为红色，最终如下：
  
  【提示】：关于红黑树什么时候要右旋，什么时候要左旋等一些处理，可以参考维基百科，里面列出了详细的各种情形处理，对着进行处理就成了，如下：
  

类型转换：

除了能使用c语言的强制类型转换外,还有：转换操作符 （新式转换）

const_cast：

修改类型的const或volatile属性。

static_cast：

1. 基础类型之间互转。如：float转成int、int转成unsigned int等
2. 指针与void之间互转。如：float*转成void*、Bean*转成void*、函数指针转成void*等
3. 子类指针/引用与 父类指针/引用 转换。

举个例子：

但是如果将父类的方法声明为虚方法，结果就不一样了，如下：

dynamic_cast：

主要将基类指针、引用 安全地转为派生类，在运行期对可疑的转型操作进行安全检查，仅对多态有效。
还是拿static_cast的程序进行举例，咱们先将父类的虚函数去掉再做实现：

然后编写动态转换代码：

错误提示为：

Parent不是多态，也就是需要将它声明为虚函数才行，所以增加virtual关键字：

因为转换失败了，这时指针会为null，所以完善的代码应该加上判断：

接下来修改一下程序：

那如果是子类动态转换成父类呢？

reinterpret_cast：

对指针、引用进行原始转换，什么意思，下面来看代码：

char*与int转换：

异常：

基本上跟java类似，贴一个范例：

另外，相比java，c++中抛异常时可以随便抛一个对象，不一定是非要继承至exception类的，如下：

文件与流操作【基本C方式使用得多一些】：

C 语言的文件读写操作

头文件:stdio.h

函数原型：FILE * fopen(const char * path, const char * mode);

path: 操作的文件路径

mode:模式

其中的mode有如下这些：

模式	描述
r	打开一个已有的文本文件，允许读取文件。
w	打开一个文本文件，允许写入文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。在这里，您的程序会从文件的开头写入内容。如果文件存在，则该会被截断为零长度，重新写入。
a	打开一个文本文件，以追加模式写入文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。在这里，您的程序会在已有的文件内容中追加内容。
r+	打开一个文本文件，允许读写文件。
w+	打开一个文本文件，允许读写文件。如果文件已存在，则文件会被截断为零长度，如果文件不存在，则会创建一个新文件。
a+	打开一个文本文件，允许读写文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。读取会从文件的开头开始，写入则只能是追加模式。

下面先来写一个文件：

打开文件看一下内容：

另外还可以以格式化的文本方式来写入，如下：

接下来读取文件：

这是因为当读取遇到空格字符就会终止，所以需要遍历读取，如下：

另外还有一个直接读最大字节的API，对于上面的程序可以改为它：

还有其它的一个比较方便的API，这里就不一一去实验了，到时用到再回来查，下面把范例贴一下：

C++ 文件读写操作

<iostream> 和 <fstream>

其涉及到的方法有：

数据类型	描述
ofstream	输出文件流，创建文件并向文件写入信息。
ifstream	输入文件流，从文件读取信息。
fstream	文件流，且同时具有 ofstream 和 ifstream 两种功能。

下面举个例子来简单的使用一下：

编译运行：