第十七章 标准库特殊设施

tuple 类型

• tuple是类似pair的模板，每个成员类型都可以不同，但tuple可以有任意数量的成员。
• 但每个确定的tuple类型的成员数目是固定的。
• 我们可以将tuple看做一个“快速而随意”的数据结构。

tuple 支持的操作：

定义和初始化 tuple

定义和初始化示例：

• tuple<size_t, size_t, size_t> threeD;
• tuple<size_t, size_t, size_t> threeD{1,2,3};
• auto item = make_tuple("0-999-78345-X", 3, 2.00)；

访问 tuple 成员：

• auto book = get<0>(item);
• get<2>(item) *= 0.8;

使用 tuple 返回多个值

• tuple最常见的用途是从一个函数返回多个值。

bitset 类型

• 处理二进制位的有序集；
• bitset也是类模板，但尖括号中输入的是bitset的长度而不是元素类型，因为元素类型是固定的，都是一个二进制位。

初始化bitset的方法：

初始化案例；

• bitset<13> bitvec1(0xbeef);
• bitset<32> bitvec4("1100");

bitset操作：

正则表达式

• 正则表达式（reqular expression）是一种描述字符序列的方法，是一种很强大的工具。

正则表达式库组件：

regex_match和regex_search的参数：

• 这些操作会返回bool值，指出是否找到匹配。

使用正则表达式库

• regex使用的正则表达式语言是ECMAScript，模式[[::alpha::]]匹配任意字母。
• 由于反斜线是 C++中的特殊字符，在模式中每次出现\的地方，必须用一个额外的反斜线\\告知 C++我们需要一个反斜线字符。
• 简单案例：
  • string pattern("[^c]ei"); pattern = "[[:alpha:]]*" + pattern + "[[:alpha:]]*" 查找不在字符 c 之后的字符串 ei
  • regex r(pattern); 构造一个用于查找模式的 regex
  • smatch results; 定义一个对象保存搜索结果
  • string test_str = "receipt freind theif receive";
  • if (regex_search(test_str, results, r)) cout << results.str() << endl; 如有匹配子串，打印匹配的单词。

regex（和wregex）选项：

定义regex时指定的标志：

• 可以将正则表达式本身看做是一种简单程序语言设计的程序。在运行时，当一个regex对象被初始化或被赋予新模式时，才被“编译”。
• 如果编写的正则表达式存在错误，会在运行时抛出一个regex_error的异常。
• 避免创建不必要的正则表达式。构建一个regex对象可能比较耗时。

匹配与 regex 迭代器类型

sregex_iterator操作（用来获得所有匹配）：

示例：

// 将字符串file中所有匹配模式r的子串输出
for (sregex_iterator it(file.begin(), file.end(), r), end_it; it != end_it; ++it){
    cout << it ->str() << endl;
}

smatch操作：

使用子表达式

• 正则表达式语法通常用括号表示子表达式。
• 子表达式的索引从 1 开始。
• 在fmt中用$后跟子表达式的索引号来标识一个特定的子表达式。

示例：

if (regex_search(filename, results, r))
    cout << results.str(1) << endl;  // .str(1)获取第一个子表达式匹配结果

ssub_match子匹配操作：

使用 regex_replace

正则表达式替换操作：

示例：

string phone = "(\\()?(\\d{3})(\\))?([-. ])?(\\d{3})([-. ]?)(\\d{4})"
string fmt = "$2.$5.$7";  // 将号码格式改为ddd.ddd.dddd
regex r(phone);  // 用来寻找模式的regex对象
string number = "(908) 555-1800";
cout << regex_replace(number, r, fmt) << endl;

匹配标志：

随机数

• 新标准之前，C 和 C++都依赖一个简单的 C 库函数rand来生成随机数，且只符合均匀分布。
• 新标准：随机数引擎 + 随机数分布类， 定义在 random头文件中。
• C++程序应该使用default_random_engine类和恰当的分布类对象。

随机数引擎和分布

随机数引擎操作

示例：

// 初始化分布类型
uniform_int_distribution<unsigned> u(0, 9);
// 初始化引擎
default_random_engine e;
// 随机生成0-9的无符号整数
cout << u(e) << endl;

设置随机数发生器种子：

• 种子就是一个数值，引擎可以利用它从序列中一个新位置重新开始生成随机数。
• 种子可以使用系统函数time(0)。

其他随机数分布

分布类型的操作：

IO 库再探

格式化输入与输出

• 使用操纵符改变格式状态。
• 控制布尔值的格式： cout << boolalpha << true << endl;
• 指定整型的进制：cout << dec << 20 << endl;

定义在iostream中的操纵符：

其中*表示默认的流状态。

未格式化的输入/输出操作

单字节低层 IO 操作：

多字节低层 IO 操作：

• 注意：一般情况下，主张使用标准库提供的高层抽象，低层函数容易出错。

流随机访问

• 只适用于fstream和sstream。
• 通过将标记seek到一个给定位置来重定位它。
• tell告诉我们标记的当前位置。