1 Using Objects¶

说明

本文档仅涉及部分内容，仅可用于复习重点知识

1 Object¶

在 C++ 中，"object"（对象）是一个核心概念，指的是类（class）或结构体（struct）的实例。简而言之，对象是数据和可在这些数据上操作的函数（方法）的封装体。通过这种封装，C++ 实现了面向对象编程（OOP）中的关键特性：封装、继承和多态

2 `string`¶

string 是 C++ 标准库中的一个类，用于表示和操作字符串，使用前添加头文件 <string>

2.1 `string` 的创建和初始化¶

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

int main()
{
    string str1; // 创建一个字符串，并初始化为空字符串
    string str2 = "Hello, World!"; // 使用字符串字面值初始化
    string str3("Hello, C++!"); // 使用构造函数初始化
    string str4(str2); // 使用另一个字符串初始化

    cout << str2 << endl; // 输出: Hello, World!
    cout << str3 << endl; // 输出: Hello, C++!
    cout << str4 << endl; // 输出: Hello, World!

    return 0;
}

2.2 `string` 的输入和输出¶

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

int main()
{
    string name;
    cout << "Enter your name: ";
    cin >> name; // 读取单个单词
    cout << "Hello, " << name << "!" << endl;

    cin.ignore(); // 忽略剩余的输入缓冲区内容
    cout << "Enter your full name: ";
    getline(cin, name); // 读取整行字符串
    cout << "Hello, " << name << "!" << endl;

    return 0;
}

2.2.1 `getline()`¶

getline() 是 C++ 标准库中用于从输入流读取字符串的一个非常有用的函数，特别是当你需要读取包含空格的整行文本时

std::istream& getline(std::istream& is, std::string& str);
- 从输入流 is 中读取字符直到遇到换行符（\n），并将结果存储在 str 中，包括读取到的所有字符但不包括换行符本身
std::istream& getline(std::istream& is, std::string& str, char delim);
- 允许指定一个自定义的分隔符 delim，当读取过程中遇到该字符时停止读取

# include <iostream>
# include <string>

int main() {
    std::string data;
    std::cout << "Enter data separated by commas: ";
    std::getline(std::cin, data, ',');  // getline 将会读取输入直到遇到第一个逗号 ,
    std::cout << "First part: " << data << std::endl;
    return 0;
}

当使用 getline() 读取输入后，如果紧接着有其他非字符串类型的输入操作，可能会因为缓冲区中的剩余换行符而导致问题。在这种情况下，可能需要额外处理或清除输入缓冲区，可使用 cin.ignore()，默认忽略一个字符
- istream& ignore(streamsize n = 1, int delim = EOF)
  - n：要忽略的最大字符数
  - delim：分隔符，当遇到此字符时停止忽略字符
  - cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n')：忽略尽可能多的字符数量
getline() 返回其输入流参数，因此可以用来检查流状态（例如是否到达文件末尾）。如果读取失败，返回的流将处于错误状态

2.3 元素的访问和修改¶

可以使用下标运算符 [] 或 at() 成员函数访问和修改字符串中的字符

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

int main()
{
    string str = "Hello, World!";
    cout << "First character: " << str[0] << endl; // 输出: H
    cout << "Last character: " << str[str.length() - 1] << endl; // 输出: !

    str[0] = 'h';
    cout << "Modified string: " << str << endl; // 输出: hello, World!

    return 0;
}

2.4 `string` 的连接、比较¶

可以使用 + 运算符或 += 运算符连接字符串

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

int main()
{
    string str1 = "Hello";
    string str2 = "World";
    string str3 = str1 + ", " + str2 + "!"; // 使用 + 运算符连接
    str1 += ", " + str2 + "!"; // 使用 += 运算符连接

    cout << str3 << endl; // 输出: Hello, World!
    cout << str1 << endl; // 输出: Hello, World!

    return 0;
}

可以使用比较运算符（如 ==, !=, <, >, <=, >=）比较字符串

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

int main()
{
    string str1 = "Hello";
    string str2 = "World";
    string str3 = "Hello";

    cout << (str1 == str2) << endl; // 输出: 0 (false)
    cout << (str1 == str3) << endl; // 输出: 1 (true)
    cout << (str1 < str2) << endl; // 输出: 1 (true)

    return 0;
}

2.5 `string` 的方法¶

方法	功能	返回值
`size_t length() const`	获取字符串的长度
`size_t size() const`	获取字符串的长度
`bool empty() const`	检查字符串是否为空	如果字符串为空，返回 `true`，否则返回 `false`
`void clear()`	清空字符串内容
`char& at(size_t pos)`	访问字符串中的元素	如果 `pos >= size()`，则会抛出 `std::out_of_range` 异常
`string& append(const string& str)` `string& append(size_t n, char c)`	在字符串末尾追加内容
`string& insert(size_t pos, const string& str)` `string& insert(size_t pos, char ch)`	在指定位置插入内容
`string& erase(size_t pos = 0, size_t len = npos)`	删除字符串中的部分内容
`string substr(size_t pos = 0, size_t len = npos) const`	返回一个子字符串
`size_t find(const string& str, size_t pos = 0) const`	查找子字符串在字符串中的位置	如果未找到，返回 `string::npos`
`string& replace(size_t pos, size_t len, const string& str)`	替换字符串中的部分内容

size_t：无符号整数类型，通常用于表示内存中对象的大小或者数组的长度

string&：string 的引用

变量前面的 const 表示该变量的值在其作用域内不能被修改

函数原型后面跟着 const 表示这个成员函数不会修改其所属的对象，允许它被常量对象调用

string::npos：通常用于表示一个无效的位置或者长度值。在实际应用中，npos 主要用于表示“直到字符串末尾”的位置或指示搜索函数没有找到匹配项的情况

2.6 `string` 的指针¶

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

int main()
{
    string s = "Hello";
    string* ps = &s; // 定义一个指向 s 的指针

    cout << "String: " << *ps << endl; // 输出: Hello

    // 使用指针调用字符串的方法
    cout << "Length: " << ps -> length() << endl; // 输出: 5
    cout << "Length: " << *(ps).length() << endl; // 输出: 5

    // 修改字符串内容
    *ps = "Hello, World!";
    cout << "Modified String: " << *ps << endl; // 输出: Hello, World!

    return 0;
}

可以将一个 string 指针赋值给另一个 string 指针，使它们指向同一个 string 对象

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

int main()
{
    string s1 = "Hello";
    string s2 = "World";
    string* ps1 = &s1;
    string* ps2 = &s2;

    // 将 ps2 指向 ps1 所指向的对象
    ps2 = ps1;

    cout << "ps1 points to: " << *ps1 << endl; // 输出: Hello
    cout << "ps2 points to: " << *ps2 << endl; // 输出: Hello

    return 0;
}

Object vs Pointer

string s：object s 被定义并被初始化
string* ps：object ps 指向什么并不知道

Homework¶

PTA 1.4

下列语句中，不能连续输出3个值的是：

A. cout<<x<<y<<z;
B. cout<<x,y,z;
C. cout<<x; cout<<y; cout<<z;
D. cout<<(x,y,z)<<(x,y,z)<<(x,y,z);

答案

B

B 选项：

, 运算符，从左往右计算表达式，并返回最后一个数据的值。但 B 选项的运算顺序是：(cout << x), y, z。先输出 x 的值，再计算 y 和 z，但不输出 y 和 z

# include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x = 1;
    int y = 2;
    int z = 3;
    cout << x, y, z;
    return 0;
}
/*
输出：
1
*/

D 选项：

输出结果就是 3 个 z 的值

# include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x = 1;
    int y = 2;
    int z = 3;
    cout << (x, y, z) << (x, y, z) << (x, y, z);
    return 0;
}
/*
输出：
333
*/

PTA 1.6

使用操作符 setw 对数据进行格式输出时，需要包含（）文件

A. iostream.h
B. fstream.h
C. iomanip.h
D. stdlib.h

答案

C

AI 解释：

setw 是 C++ 标准库中的一个操纵器（manipulator），用于设置输出字段的宽度。它定义在 <iomanip> 头文件中，因此在使用 setw 之前需要包含这个头文件。setw 可以控制输出数据占用的字符宽度，对于格式化输出非常有用

当你使用 setw 设置了一个特定的宽度值时，后续的输出操作将会按照设定的宽度来显示内容。如果输出的内容长度小于设定的宽度，则默认情况下会在左侧填充空格（右对齐）。若要改变对齐方式或填充字符，可以结合使用其他操纵器如 left、right 或 setfill

下面是一个简单的例子，演示了如何使用 setw：

#include <iostream>
#include <iomanip> // 需要包含此头文件才能使用 setw

int main() {
    std::cout << std::setw(10) << "Hello" << std::endl; // 输出右对齐，宽度为10
    std::cout << std::left << std::setw(10) << "World" << std::endl; // 左对齐，宽度为10
    std::cout << std::right << std::setw(10) << "C++" << std::endl; // 右对齐，宽度为10
    std::cout << std::setfill('*') << std::setw(10) << "Test"; // 使用'*'填充，宽度为10

    return 0;
}
/*
输出：
     Hello
World     
       C++
******Test
*/

在这个例子中，std::setw(10) 设置了输出字段的宽度为10个字符。第一行输出是默认的右对齐方式，第二行通过 std::left 改变了对齐方式为左对齐，第三行再次设置为右对齐，最后一行不仅设置了宽度还通过 std::setfill('*') 更改了填充字符为星号(*)。

需要注意的是，setw 对每个单独的输出操作只生效一次，这意味着如果你想要对多个输出应用相同的宽度设置，你需要在每次输出时都指定 setw。

PTA 1.7

有代码如下：

int n;
string s;
cin>>n;
getline(cin, s);
cout<<s.size()<<endl;

则在输入以下数据后得到结果是（）

1
Hello World

A. 11
B. 0
C. 5
D. 12

答案

B

cin >> n 会读取数字 1，但不会读取之后的换行符，因此之后的 getline 语句会读取到一个空行

可以在两个语句之间添加一个 getchar() 来消除换行符，或者使用 cin.ignore()

int n;
string s;
cin >> n;
getchar();
getline(cin, s);
cout << s.size() << endl;

PTA 1.9

关于面向对象程序设计，面向对象程序设计主要考虑的是提高软件的 ___

A. 可靠性
B. 可移植性
C. 可修改性
D. 可重用性

答案

D

AI 解释：

面向对象程序设计（Object-Oriented Programming, OOP）主要考虑的是提高软件的 可修改性 和 可重用性。但是，如果必须在这四个选项中选择一个最符合的答案，那么应该是：

D. 可重用性

面向对象程序设计通过封装、继承和多态等特性，极大地提高了代码的可重用性。封装允许将数据和操作封装在类中，使得其他部分的代码可以通过调用这些类的方法来重用它们的功能；继承允许创建一个新的类从现有的类那里继承功能，从而可以重用和扩展已有的代码；多态允许使用统一接口来处理不同类型的对象，这也促进了代码的重用

同时，OOP也改善了软件的可修改性（即维护性），因为良好的面向对象设计可以减少代码重复，使系统更易于理解和修改。但鉴于题目要求选择最主要的一个考量，通常强调的是OOP对于提高软件可重用性的贡献。然而，值得注意的是，正确答案可能会根据具体的上下文或教学材料的重点有所不同。在这里，我们选择了“可重用性”作为最佳答案，但它同样非常重视“可修改性”

PTA 1.10

C++在C语言的注释方式基础上增加了（）

A. 多行注释
B. 单行注释
C. 块注释
D. 星号注释

答案

B

AI 解释：

现代C语言标准（C99及之后） 也支持单行注释（//）。但在C++诞生时（1980年代），C语言的标准（如C89/ANSI C）并不支持单行注释，单行注释是C++在C语言基础上新增的特性

因此，从历史发展的角度来看，C++确实在C语言的注释方式基础上增加了单行注释。不过，随着C语言标准的更新，现代C语言也支持单行注释了

如果题目是基于历史背景或早期C语言标准，那么答案仍然是 B. 单行注释。但如果题目是基于现代C语言（C99及之后），那么C和C++都支持单行注释和多行注释，题目本身就不太严谨了

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1 Using Objects¶

1 Object¶

2 string¶

2.1 string 的创建和初始化¶

2.2 string 的输入和输出¶

2.2.1 getline()¶

2.3 元素的访问和修改¶

2.4 string 的连接、比较¶

2.5 string 的方法¶

2.6 string 的指针¶

Homework¶

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2 `string`¶

2.1 `string` 的创建和初始化¶

2.2 `string` 的输入和输出¶

2.2.1 `getline()`¶

2.4 `string` 的连接、比较¶

2.5 `string` 的方法¶

2.6 `string` 的指针¶