Python descriptor details

String

在C++中，除了内置的基本类型，还有很多库定义了抽象数据类型。其中最重要之一就是string，支持可变长度字符串（variable-length character strings）。

1. Namespace using Declarations

scope operator(::) tells compiler to look in the scoop of the left-hand operand for the name of the right-hand operand.

范围操作符（::）会告诉compiler去哪个namespace寻找变量的定义。

我们可以在文件头使用using关键字来声明我们想要用的namespace members，这样在后续的代码中都不需要在指定cin或者cout是来自std namespace：

using std::cin;
using std::cout;

也可以直接在程序中通过::来指定namespace：

std::cout<<"Hello world"<<std::endl;

注意通常我们不能在头文件中使用using关键字来指明想要使用的namespace，因为头文件会被展开到包含它的源文件，这样每个包含它的源文件就会使用到这个namespace里面所定义的operation，这是不对的。

Tips:

不要在头文件（.h）文件中使用using来指定namespace。

2. Library string Type

A string is a variable-length（可变长度）sequence of characters.

要使用stringtype，我们必须包含string头文件。且因为string是库的一部分，被定义在stdnamespace中，所以在我们代码中如果想要使用string，需要如下代码：

#include <string>
using std::string;

string Definition and Initializing

string的初始化可以分为两种：

• copy initialize：通过赋值操作符=将right-hand initializer copy 到被创建的left-hand variable。新创建的object是initializer的一份copy。复制初始化总是调用复制构造函数。
• direct initialize：不通过赋值操作符=，而是通过调用与实参相匹配的构造函数。

关于copy initialize和direct initialize的具体区别，可以查看here。因为其中涉及到构造函数等知识，会在后面详细提到。string具体的定义与初始化例子如下：

string s1; // default initialization; s1 is an empty string
string s2 = s1; // copy initialize
string s2(s1); // direct initialize
string s3 = "hello world"; // copy initialize; s3 is a copy of the literal
string s3("hello world"); // direct initialize; s3 is a copy of the literal
string s4(10, 'c'); // direct initialize; s4 has 10 copies of the character 'c'

注意s4的这种初始化方法只能通过direct initialize实现。即最终得到s4为cccccccccc。

string Operations

常见的string操作总结如下表：

Operations	Meaning
os << s	Writes s onto output string os. Return os.
is >> s	Reads whitespace-separated string from is to s. Return is.
getline(is, s)	Reads a line of input from is to s. Return is.
s.empty()	Returns true if s is empty; otherwise return false.
s.size()	Returns the number of characters in s. Compatible with STL container.
s.length()	Equivalent to s.size(). Compatible with C style.
s[n]	Returns a reference to the char at position of n in s. **Position starts at 0.**
s1 + s2	Returns a string that is the concatenation of s1 and s2.
s1 == s2	s1 and s2 are equal if they contain the same characters. Case-sensitive.
<,<=,>=,>	Comparisions are case-sensitive and use dictionary ordering.
s.substr(start, length)	Returns a substring in s, from start to start + length.

上述常见操作需要注意的几点：

• cin>>s读取stdin输入是whitespace-separated，即碰到空白字符就会结束，如果想要读取一整个句子（即忽略空白符），要使用getline()。
• s.size()和s.length()都是得到s的字符个数，只不过size()是为了兼容STL容器习惯，length()是为了兼容C的strlen()习惯。
• 两个字符串相加相当于合并两个字符串，string并没有重载-操作。想要得到一个string的子串可以使用substr()。

string IO

在OJ模式的编程题中（例如牛客网），我们需要自己处理输入输出，所以在此说一说string如何处理输入输出：

string s;
while(cin>>s)     // read until end-of-file, whitespace is separator
  cout<<s<<endl;

while(getline(cin, s))    
  // read input a line at a time until end-of-file, ignore whitespace
  cout<<s<<endl;

注意这里需要说明一下为什么可以通过cin来判断是否到达end-of-file。首先，cin是一个istream类型的object，其用于从输入流中（stdin）读取数据。然后，在istream类中对操作符>>进行了重载，分别定义了包括bool，int，unsigned等在内的多种格式化输入。详细地说，操作符>>被定义为接受两个operands（操作对象）：

• left-hand operand必须是一个istream类型的object，即cin。
• right-hand operand是一个接收cin中的值的object，即s。

所以，>>操作符的含义就是从左边的cin中读取标准输入流中的值，并且赋值给右边的s，同时return left-hand operand，即返回istream类型的对象cin。因为input operator(i.e. >>)返回值为cin（注意是>>操作符的返回值而不是cin的返回值，cin本身是一个object，不存在返回值），所以可以在一条单独的语句中进行多次读取操作：

std::cin >> v1 >> v2;
// equavilent to below:
(std::cin >> v1) >> v2;

简单来说，就是std::cin中有两个输入值，第一个>>操作符从cin中读取第一个输入值并赋给v1，第二个>>操作符从cin中读取第二个输入值并赋给v2。

同时，流istream类中定义了4个标志位来表示流的状态：badbit，eofbit，failbit和goodbit。当从流中读取到EOF结束符时则会将eofbit置为ture，或者读取到错误数据（例如类型不一致）等，failbit也会被置为true，这个时候cin作为返回值其结果不再是true，所以整个输入流程会结束。具体可以看here。

string::size_type Type

为了能够在各种不同类型的机器上使用library types，一个类通常会定义一些伴生类型（companion types）。例如，string::size_type就是一个伴生类型，尽管我们不能知道这个类型的精确定义，但是我们知道它是一个unsigned type，以保证它足够大来保存任何string的size。我们可以直接定义这个类型，也可以让compiler帮助我们推断：

string::size_type len = s.size();
auto len = s.size();

需要注意的是因为len是unsigned，所以如果我们在进行if(len < n)比较的时候，如果n是int类型且为负数，那么会发生隐式类型转换，n会变为最大的unsigned，也就是说这个条件判断永远为true。

string Comparison

从上面的string常用操作表中可以看到string class重载了比较操作符，这也就说明比较两个string是有意义的：

• 两个string相等指的是这两个string的size相同，每个字符也相同（case-sensitive）。
• 字符串s1 > s2的意义为：
  • s1与s2的第一个不相同的字符c1 > c2(ascii code)。
  • s1.size() > s2.size()且较短的字符串s2与较长的字符串s1的子串相等。

Conclusions:

两个字符串比较即比较其每一个字符。谁的第一个不相同的字符大谁就大。

string Addition

两个string结合可以直接使用重载的操作符+，非常方便。但是将一个literal与string相加则有可能出现问题：

string s1 = "hello", s2 = "world";
string s3 = s1 + ',' + s2 + '\n';  // ok
string s4 = s1 + ", ";  // ok, adding string s1 and a literal
string s5 = "hello" + ", ";  // error: two literal cannot add
string s6 = s1 + ", " + "world";  // ok, s1 is string
string s7 = "hello" + ", " + s2; // error: "hello" cannot add to ", "

其中s7不能编译通过是因为这个表达式的运算顺序为("hello + ", ") + s2，第一个加法操作是没有意义（不能操作，编译器不知道如何操作）的。因为对于string literal，是没有重载+操作符的。

Conclusions:

只有string才能进行加法操作，这要求+操作符两边至少有一个是string类型。

---

转载请注明来源，欢迎对文章中的引用来源进行考证，欢迎指出任何有错误或不够清晰的表达。可以在下面评论区评论，也可以邮件至 gzrjzcx@qq.com