| 3.13. Hello STL 列表篇 vector是一種容器。我們還知道，vector其實(shí)是一個(gè)“類模板”，具體使用前，必須通過以下語法指定將要存儲(chǔ)的元素類型： vector<元素類型>
這就是決定了vector是一個(gè)“通用”的容器，如果元素類型是“Beauty”，那么它就是一個(gè)裝美女的容器，如果元素類型是“Money”，那么它就是裝錢的容器。 “列表/list” 也是一種容器，同樣，list也是一個(gè)“類模板”，具體使用前，必須通過以下語法指定將要存儲(chǔ)的元素類型： list <元素類型>
看來list也是一種通用容器——或許你想問：既生vector，何生list呢？
3.13.1. vector VS. list 最簡(jiǎn)單的回答是：list和vector的結(jié)構(gòu)不同，因此決定了它們?cè)谀芰Ψ止ど系牟煌Ｇ蚁日f說生活中的容器。桶是圓柱體，柜子是立方體，這就叫“結(jié)構(gòu)不同的容器”。在設(shè)計(jì)上，圓柱體的桶，有利于用最少的材質(zhì)，制造出最大容量的桶，而柜子正好相反，如果家里所有衣柜、書柜等等全部是圓柱體，那么它們將憑空浪費(fèi)掉屋子的很多空間。 因此，雖然容器的功能粗一看就是“存放元素”，但是，由于要存放的元素自身結(jié)構(gòu)不同，或者外部對(duì)容器的遍歷方式不同等原因，我們不得不需要有多種“功能傾向”明顯不同的容器。比如vector和list。 vector最大的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：它開辟連續(xù)的內(nèi)存空間用以存儲(chǔ)元素。而list正好相反，它允許使用不連續(xù)內(nèi)存空間。 假設(shè)你想在熱鬧的市區(qū)蓋5間房子，有兩種方案，第一種方案把5間房連續(xù)蓋在一起，這會(huì)讓你生活很方便，但你需要一大塊地皮，可能市政府不會(huì)滿足你，為了你這一塊地，可能要拆牽別人許多房；第二種方案你同意把五間房分開蓋，這會(huì)給生活帶來一定不便，但現(xiàn)在你只需在市區(qū)見縫插針地找到5塊小地皮，就可以動(dòng)工了。 第一種方案正是vector分配內(nèi)存的策略，第二種方案則是list分配內(nèi)存的策略。由此，我們可以得出第一個(gè)“猜想”：如果我們有一大堆對(duì)象，并且這些對(duì)象個(gè)頭都很大，那么我們就必須考慮是否放棄采用vector直接存儲(chǔ)？ 作為代替方案，有兩種，其一是仍然采用vector存儲(chǔ)，但存放的元素改成是“堆對(duì)象”，也就是說將每個(gè)對(duì)象創(chuàng)建在“堆內(nèi)存區(qū)”中，而容器中僅僅保存對(duì)象在“堆內(nèi)存”中的地址。這個(gè)方案不足之處是：由于“堆對(duì)象”我們必須手工“殺死它們”，所以會(huì)帶來額外的內(nèi)存管理工作。其二，我們可以采用list容器進(jìn)行管理。list允許我們?nèi)匀粚?shù)據(jù)保存在“棧內(nèi)存區(qū)”中，不過必須將每個(gè)元素分開保存，從而有利于分配出足夠的內(nèi)存。 當(dāng)然，“內(nèi)存分配”并不是我們考慮是否采用list的唯一因素——如果非要找一個(gè)vector的代替方案，STL中的deque容器可能更適合——更為重要的考慮對(duì)元素的訪問，包括讀取元素、添加元素、插入元素、刪除元素的方式，及其代價(jià)。 比如“插入元素”：在vector模式下：你有三間緊密蓋在一起的房子，現(xiàn)在你想在第1、2間房子中插入一間新房子——老天，這在現(xiàn)實(shí)中幾乎難以實(shí)現(xiàn)。聽說有一種“樓房平移”技術(shù)，允許在地基下安裝輪子，然后以極慢的，比如一天1厘米的速度，將樓房不知不覺地挪開數(shù)米…… vector采用連續(xù)內(nèi)存保存元素，因此當(dāng)需要在中間插入元素時(shí)，同樣需要將插入點(diǎn)之后的所有元素往后“平移”，有時(shí)甚至需要將整個(gè)內(nèi)存摧毀重建。類似的，在vector中刪除元素的代價(jià)也非常之大。由此我們得出第二個(gè)“猜想”：如果你在存儲(chǔ)對(duì)象的同時(shí)，還需要經(jīng)常插入、刪除位于中部的元素，那么采用vector也是不合適的。這時(shí)候又可以考慮list，因?yàn)閘ist中的元素，東一個(gè)西一個(gè)，元素之間存在不是“物理”的，而是“邏輯”上的次序關(guān)系。要在所謂“中間位置”插入一個(gè)元素，易如反掌。 “猜想”到此結(jié)束，還是直接了解一下list的結(jié)構(gòu)吧。
3.13.2. 基礎(chǔ)  (圖 39 list 內(nèi)存結(jié)構(gòu)示意)
現(xiàn)在，假設(shè)B左邊的那位“釘子戶”搬走，而我們正好在此時(shí)在A和B之間插入A’元素，這引起的變化是什么呢？  (圖 40 A與B之間插入A''元素)
list可以實(shí)現(xiàn)高速地插入、刪除元素，這一點(diǎn)讓vector望塵莫及。vector僅當(dāng)在尾部“追加”元素時(shí)，才有可能因?yàn)椴槐剡w移前面元素而獲得較高速度。然而，list卻沒有vector的“隨機(jī)訪問”能力。我們無法采用“[N]”來直接訪問list中第N個(gè)元素，相反，我們只能直接訪問到第一個(gè)，或最后一個(gè)元素，然后依據(jù)“后一元素地址”，不斷往后， 或者依據(jù)“前一元素地址”不斷往前，從而遍歷每個(gè)元素。 如果你不太理解，那么想象一隊(duì)士兵，我們被規(guī)定只允許“接觸”正副班長(zhǎng)，但卻要將球傳給中間的某個(gè)士兵時(shí)該如何辦？（提示：一隊(duì)士兵中，通常班長(zhǎng)排頭，副班長(zhǎng)壓尾）。 3.13.3. 迭代器/iterator概念 由于在訪問某一元素時(shí)，必須同時(shí)得到“前一元素地址”和“后一元素地址”等相關(guān)信息，因此，當(dāng)我們?cè)谠L問list時(shí)，并不是直接得到當(dāng)初存入list的裸數(shù)據(jù)（如上圖中的A、B、C），而是得到另外一種類型的數(shù)據(jù)，稱為“迭代器/Iterator”。這不僅僅是list的策略，而是STL中常規(guī)容器共有的特點(diǎn)。對(duì)于list，“迭代器”包裝了裸數(shù)據(jù)，同時(shí)又新增了用于前往“前一元素”和“后一元素”的信息。 有關(guān)迭代器的實(shí)現(xiàn)，需要觸及許多們尚未學(xué)習(xí)的C++知識(shí)。在今天，你暫時(shí)可以把迭代器當(dāng)作是對(duì)“裸數(shù)據(jù)”的一層封裝，比如一個(gè)list<Beauty>的迭代器，暫時(shí)可以理解為這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)： struct iterator { Beauty *ptr; //指向我們保存的“美女”元素 iterator* next; //后一個(gè)美女的位置 iterator* prior; //前一個(gè)美女的位置 }; 依據(jù)這個(gè)簡(jiǎn)單的迭代器結(jié)構(gòu)，假設(shè)我們現(xiàn)在擁有一個(gè)iterator的對(duì)象，名為 cur。那么，我們可以這樣的操作： 1.訪問到當(dāng)前“美女”的名字： cur.ptr->GetName(); 2. 前進(jìn)到后一個(gè)“美女”元素： cur = cur.next; 3. 后退到前一個(gè)“美女”元素： cur = cur.prior;
真實(shí)的STL迭代器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)要比上面的例子，復(fù)雜得多——作為回報(bào)——它的對(duì)外的接口更加直觀了： 1. 訪問到當(dāng)前“美女”的名字： cur->GetName(); 2. 前進(jìn)到后一個(gè)“美女”元素： ++cur; //或者：cur++; 3. 后退到前一個(gè)“美女”元素： --cur; //或者：cur--；
 和vector提供的“[]”一樣，“++、- -、->、*”也是操作符，同樣可以通過“操作符重載”技術(shù)，使其與“函數(shù)”類型的方式，提供特定的功能。 普通迭代器的類型名稱為：iterator。不過它總是定義在具體的容器類中。對(duì)于list<Beauty>。我們可以認(rèn)為存在這樣一個(gè)類型： struct list< Beauty > { //… }; 而它的迭代器類型的定義，總是嵌套其中： struct list< Beauty > { struct iteraotr { //… }; //… }; 回憶一下，我們經(jīng)?？梢园岩粋€(gè)類也當(dāng)作一個(gè)名字空間(namespace)，所以，list<int>容器類型的迭代器的類型完整名稱即是：list< Beauty >::iterator——還記得“德國(guó)小蠊::小強(qiáng)”嗎？ 定義一個(gè)list<Beauty>的迭代器的變量，代碼為： list<Beauty>::iterator iter; 由于list的迭代器既可以前進(jìn)（++操作），又可以后退（--操作），因此，我們稱之為“雙向迭代器”。 list的不少常用函數(shù)，都會(huì)涉及到迭代器，比如返回值是一個(gè)迭代器，或者參數(shù)是一個(gè)迭代器。我們先了解和迭代器無關(guān)的常用函數(shù)。
3.13.4. 常用函數(shù)（一） 請(qǐng)新建一個(gè)控制臺(tái)應(yīng)用項(xiàng)目，命名為“HelloSTLVector”。打開項(xiàng)目唯一的源文件：main.cpp。如果你覺得必要，請(qǐng)確保修改文件編碼為“系統(tǒng)默認(rèn)”。 在002行加入包含<list>頭文件的代碼: 001 #include <iostream> 002 #include <list> 在main函數(shù)最前面加入一行定義，以產(chǎn)生一個(gè)“專門用于存儲(chǔ)整數(shù)的list”的變量，變量名為“l(fā)st”。（第1個(gè)字符是字母“l(fā)”還是數(shù)字“1”？你猜得出的，不是嗎？） 006 int main() { 008 list<int> lst; ...... 請(qǐng)?jiān)诋?dāng)前代碼的基礎(chǔ)上，請(qǐng)一邊閱讀以下課程，一邊在項(xiàng)目中完成相應(yīng)的代碼。
在list頭部插入一個(gè)元素。 lst.push_front(10); lst.push_front(20); 現(xiàn)在，lst中的元素是：20、10。
在list尾部插入一個(gè)元素。 lst.push_back(8); lst.push_back(9); 現(xiàn)在，list中的元素是：20、10、8、9。
刪除將list第一個(gè)元素。 lst.pop_front(); 現(xiàn)在，lst中的元素是：10、8、9。沒錯(cuò)，第一個(gè)元素被丟棄了。 pop_front()僅僅是“丟”掉第一個(gè)元素，并不將第一個(gè)元素返回給函數(shù)的調(diào)用者。
刪除list最后一個(gè)元素。 lst.pop_back(); 現(xiàn)在，lst中的元素是：10、8。
 以下代碼片段錯(cuò)在哪里： list<int> lst; lst.push_back(1); lst.push_back(2); int a = lst.pop_front(); int b = lst.pop_back();
請(qǐng)對(duì)比隨后的front()與back()函數(shù)，二者允許我們得到（但不丟棄）第一個(gè)元素或最后一個(gè)元素。
刪除容器中所有元素。 lst.clear(); 現(xiàn)在lst中一個(gè)元素也沒有。
返回第一個(gè)元素（“裸元素”，而非迭代器）。 lst.push_back(1); lst.push_back(2); int a = lst.front(); cout << a << endl; a的值是1。同時(shí)lst中的元素現(xiàn)在是：1、2。 front()并不影響容器內(nèi)部的任何數(shù)據(jù)，所以它是一個(gè)“常量成員函數(shù)”。
返回最后一個(gè)元素（“裸元素”，而非迭代器）。 int b = lst.back(); cout << b << endl; b的值是2。 和front()一樣，back()同樣直接返回容器中的元素，而不是迭代器。本例與前例中，lst的類型是：list<int>，所以a和b都被定義成int類型。
返回容器中元素的個(gè)數(shù)。 int count = lst.size(); cout << count << endl; count值為2。
判斷容器是否為空（元素個(gè)數(shù)為0）。 如果僅關(guān)心容器是否為空，請(qǐng)調(diào)用此函數(shù)以獲得更好性能，而不要通過：“size() == 0” 判斷。 cout << lst.empty() << endl; lst.clear(); cout << lst.empty() << endl; 第一行輸出0；第二行輸出1。
默認(rèn)狀態(tài)下，cout將bool值視為整數(shù)處理，值false對(duì)應(yīng)0，值true對(duì)應(yīng)1。
3.13.5. 常用函數(shù)（二）
begin()函數(shù)返回list第一個(gè)元素的迭代器。 需要特別注意的是：end() 返回的是最后一個(gè)元素的“下一個(gè)”迭代器。假設(shè)list有3個(gè)元素，那么end（）返回了第4個(gè)元素的迭代器，第4個(gè)元素并不真實(shí)存在，它是個(gè)“虛”的元素（請(qǐng)參看“l(fā)ist 內(nèi)存結(jié)構(gòu)示意圖”）。 得到lst的第一個(gè)迭代器代碼如下： list<int>::iterator iter = lst.begin(); 有了一個(gè)迭代器，如果通過它得到對(duì)應(yīng)的元素呢？方法很簡(jiǎn)單——操作一個(gè)“迭代器”和操作堆對(duì)象非常類似——采用“*”操作符。 int a = *iter; 我們也可以通過迭代器來修改對(duì)應(yīng)的元素： *iter = 1000; 我們來一個(gè)相對(duì)完整的代碼片段，演示如何通過一個(gè)迭代器讀取與修改對(duì)應(yīng)的元素。 list <int> lst; lst.push_back(1); lst.push_back(2); list<int>::iterator iter = lst.begin(); int a = *iter; cout << a << endl; //輸出 1 cout << *iter << endl; //同樣輸出1 *iter = 1000; cout << *iter << endl; //輸出1000 cout << a << endl; //輸出1； int b = *iter; cout << b << endl; //輸出1000; 光說begin()函數(shù)了，end()函數(shù)是不是也可以有相同操作呢？ lst<int>::iterator iter2 = lst.end(); int a = *iter2; //災(zāi)難發(fā)生 *iter2 = 100; //災(zāi)難發(fā)生 因?yàn)閑nd()返回的迭代器綁定到一個(gè)“虛擬”的元素。元素總是保存在內(nèi)存中，所謂“虛擬”的元素，可能是一塊“并不真實(shí)存在的內(nèi)塊”，也可能是指一塊“并不屬于你的內(nèi)存”——還不理解嗎？來聽一個(gè)故事吧。
 有一次，丁小明興沖沖地給我一張1000萬元的存款單，我拿了直奔銀行要求取現(xiàn)，結(jié)果那天我鼻青臉腫地回來了。 后來我去丁家，正遇上他家老婆蹲在地上，面前一張板凳，板凳上一個(gè)詭異紙盒，紙盒內(nèi)一撂單據(jù)。他家老婆神情興奮地?cái)?shù)著：“開始！50元、120元、75元5角、60元2角7分……1000萬？結(jié)束?！蔽也粣u地罵了一聲：“虛偽！”。丁家老婆靦腆地沖我家一笑，蓋上了紙盒。我才發(fā)現(xiàn)紙盒上寫了幾行字： 產(chǎn)地：C++標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì) 結(jié)構(gòu)：std::list 類型： std::list<存款單> 我惡狠狠地?fù)屵^這個(gè)紙盒，翻成底朝天——果然，這個(gè)盒子兩邊都有蓋！我惱怒地打開后面的蓋，天！那張千萬元的單據(jù)，居然自動(dòng)跑到另一邊去了！
rbegin() 是list中最后一個(gè)元素的迭代器。而rend()同樣需要引起你的注意：它是第一個(gè)元素之前的那個(gè)虛擬元素的迭代器。 rbegin()、rend()返回的迭代器，和begin()/end()返回類型并不相同，前者稱為“逆向迭代器”，具體類型是：list<元素類型>:: reverse_iterator。
在指定位置插入一個(gè)新元素。pos并不是一個(gè)用來表示元素位置的整數(shù)，而是一個(gè)iterator（并且不能是reverse_iterator），表示在指定迭代器的前面，插入新元素。 lst.clear(); lst.push_back(10); lst.push_back(100); list<int>::iterator iter = lst.begin(); ++iter; //iter前進(jìn)1步，指向第二個(gè)元素 lst.insert(iter, 1); //在第二個(gè)元素的位置上，插入新元素 現(xiàn)在，lst中的元素是：10、1、100。
從容器中刪除pos位置對(duì)應(yīng)的元素。pos同樣是一個(gè)迭代器（但不能是reverse_iterator）。 lst.clear(); lst.push_back(10); lst.push_back(100); list<int>::iterator iter = lst.begin(); ++iter; lst.erase(iter); 現(xiàn)在lst中只有一個(gè)元素：10。
3.13.6. 常量迭代器 迭代器可以“訪問”到容器中的每個(gè)元素，“訪問”方法即可以是“讀取”，也可以“修改”。和“常量成員函數(shù)”的思路一樣，為了更好的“封裝”效果，STL提供了一種“只讀迭代器”，類名為“const_iterator”及反向版“const_ reverse_iterator”。對(duì)應(yīng)的，“begin()/end()、rbegin()/rend()”也分別有一個(gè)“常量版”。 list<int>::const_iterator c_iter = lst.begin(); //此時(shí)調(diào)用的是常量版 int a = *c_iter; //正確 *c_iter = 1000; //錯(cuò)誤！c_iter是只讀版迭代器，不允許修改它綁定的元素
請(qǐng)將“常用函數(shù)（一）”“常用函數(shù)（二）”、“常量迭代器”三小節(jié)中的所有示例代碼，合并到工程的main.cpp源文件中，并確保沒有編譯錯(cuò)誤。
3.13.7. 遍歷list容器 list容器不允許“隨機(jī)”訪問，不過，我們可以得到第一個(gè)元素的 “迭代器”，然后通過“迭代器”不斷前進(jìn)，從而訪問到每一個(gè)元素。 下面的代碼，實(shí)現(xiàn)將lst中的每一個(gè)整數(shù)，輸出到屏幕上。 001 for (list<int>::const_iterator c_iter = lst.begin(); 002 c_iter != lst.end(); 003 ++c_iter) { 005 cout << *c_iter << endl; } for循環(huán)頭被我故意折成三行，因?yàn)樗雌饋碛悬c(diǎn)長(zhǎng)，但其實(shí)仍然是這樣三部分： 001行是“初始化語句”。定義了一個(gè)“只讀迭代器”的變量：c_iter，它指向lst的第一個(gè)元素。 002行是“循環(huán)條件判斷”語句。“!=”是C++中用以實(shí)現(xiàn)“不等”判斷的操作符。本循環(huán)不斷進(jìn)行的條件就是：c_iter不等于lst的“結(jié)束迭代器”。 003行，c_iter通過++操作，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)到下一元素的位置上。 如果你對(duì)這三行感覺得有些不太理解，那么你需復(fù)習(xí)一下3.12.3 小節(jié)有關(guān)如何遍歷vector的內(nèi)容。 005行，輸出c_iter當(dāng)前指向的元素的值。 由于list擁有“雙向迭代器”，所以這個(gè)次序也可以倒過來，改成從最后一個(gè)元素開始，“倒著”走向第一個(gè)元素。強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，對(duì)于一個(gè)逆向迭代器/ reverse_iterator，對(duì)它進(jìn)行“++”操作，就是促使它從容器的尾部往頭部“前進(jìn)”一個(gè)位置，而對(duì)其進(jìn)行“--”操作，則是促使它從容器的頭部往“后退”一個(gè)位置。 001 for (list<int>::const_reverse_iterator c_iter = lst.rbegin(); 002 c_iter != (list<int>::const_reverse_iterator) lst.rend(); ++c_iter) { cout << *c_iter << endl; }
事實(shí)上，002行中的加粗部分，本不必要。然而gcc 4.0(含4.0)以下版本存在錯(cuò)誤，我們不得不加上該段代碼，用于強(qiáng)制告知編譯器我們要的是一個(gè)“const_reverse_iterator”,而非“reverse_iterator”。 4.1以上版本的gcc不存在該問題，然而Code::Blocks自帶的gcc是mingw-gcc3.4.5。
變化發(fā)生在001行和002行。你喜歡玩“找碴”游戲嗎？仔細(xì)找找兩段代碼之間的不同。 請(qǐng)?jiān)谏洗握n堂作業(yè)的基礎(chǔ)上，加入本小節(jié)兩種方向遍歷list的練習(xí)代碼。
3.13.8. 實(shí)例：成績(jī)管理系統(tǒng)1.0 夜。 風(fēng)雨夜。 白發(fā)蒼蒼的老者，敲開丁家大門。 來者姓李，20年前丁小明的小學(xué)老師。 他帶著厚厚的一摞試卷…… 他想做什么？
自打小丁完成了“美女大賽管理系統(tǒng)”之后，他就一直在想寫一個(gè)更有意義的軟件。 現(xiàn)在需求來了：老師希望能夠按照試卷的次序，錄入學(xué)生成績(jī)，然后依據(jù)學(xué)號(hào)的次序，輸出學(xué)生成績(jī)。小丁簡(jiǎn)單地翻了一下試卷，發(fā)現(xiàn)一個(gè)事實(shí)：試卷的次序和學(xué)號(hào)無關(guān)。 李老師說，錄入時(shí)，需要輸入學(xué)號(hào)與成績(jī)；輸出時(shí)，最好能同時(shí)顯示學(xué)號(hào)與姓名。 小丁的思路是：分成兩個(gè)struct，其一包含學(xué)號(hào)、姓名；其二包含學(xué)號(hào)、成績(jī)。二者之間通過“學(xué)號(hào)”構(gòu)成邏輯關(guān)聯(lián)： //學(xué)生 struct Student { unsigned int number; //學(xué)號(hào) string name; }; //成績(jī) struct Score { unsigned int number; //學(xué)號(hào) float mark; //分?jǐn)?shù) }; 學(xué)號(hào)采用“無符號(hào)整數(shù)”（0和正整數(shù)）類型，因?yàn)閷W(xué)號(hào)不允許為負(fù)數(shù)，為0則有特殊用處。分?jǐn)?shù)采用“float”類型，因?yàn)榇嬖谙?6.5分這樣帶小數(shù)的成績(jī)。
小丁的思路是正確的。表面看，“學(xué)生”可以擁有一或多個(gè)“成績(jī)”，但“擁有”并不一定適合在類中加入一個(gè)相關(guān)的成員數(shù)據(jù)?！俺煽?jī)”在很多時(shí)候，可以暫時(shí)脫離“學(xué)生”而獨(dú)立進(jìn)行運(yùn)算，比如本例的“錄入成績(jī)”。這種情況下，相關(guān)信息獨(dú)立定義，通過一個(gè)“關(guān)鍵值”來維系兩者的關(guān)系是個(gè)好主意。本例中，這個(gè)關(guān)鍵值就是“學(xué)號(hào)”。 再考慮一個(gè)更為極端的例子：“學(xué)生”有“家長(zhǎng)”，“家長(zhǎng)”有“工作單位”、“工作單位”有“法人代表”。顯然，在“學(xué)生”結(jié)構(gòu)中含有“法人代表”很不合理，這就稱為信息之間的過度偶合，在編程設(shè)計(jì)中，應(yīng)該避免。
接著，小丁決定使用vector來保存班級(jí)里的學(xué)生。因?yàn)閷W(xué)生數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定。成績(jī)數(shù)據(jù)則使用list保存，每次錄入成績(jī)時(shí)，根據(jù)錄入的學(xué)號(hào)，找到合適的位置插入，比如已經(jīng)錄入10、11、14、16號(hào)成績(jī)，當(dāng)錄入12號(hào)時(shí)，自動(dòng)找到11與14之間插入。既然成績(jī)要不斷地插入，那么采用list確實(shí)很合理。
新建一個(gè)控制臺(tái)應(yīng)用項(xiàng)目，命名為“HelloSTL_ScoreManage_Ver1”。打開該項(xiàng)目下的main.cpp文件，再通過菜單：“編輯->文件編碼”設(shè)置為“系統(tǒng)默認(rèn)”。 首先加入<list>、<vector>、<string>等頭文件的包含，以及前述兩個(gè)類型的定義。代碼如下： #include <iostream> #include <list> #include <vector> #include <string> using namespace std; //學(xué)生 struct Student { unsigned int number; //學(xué)號(hào) string name; }; //成績(jī) struct Score { unsigned int number; //學(xué)號(hào) float mark; //分?jǐn)?shù) }; //此處是 main() 函數(shù)的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)，略…… 接著，需要一個(gè)“學(xué)生成績(jī)管理/StudentScoreManager”類型，該類型當(dāng)前提供以下三樣功能： 第一、批量錄入學(xué)生基本信息（學(xué)號(hào)、姓名） 第二、批量錄入考試成績(jī)。 第三、以學(xué)號(hào)為次序，輸出考試成績(jī)。 考試時(shí)，誰先做完，誰就先交卷，所以交完以后的卷子，可以看成是無序的。那么第三步如何實(shí)現(xiàn)呢？我們現(xiàn)在想到的辦法是：拿到一個(gè)學(xué)號(hào)時(shí)，就在無序的list中查找這個(gè)學(xué)號(hào)的成績(jī)。 請(qǐng)?jiān)趍ain()函數(shù)之前，Score類定義之后，插入以下代碼： //學(xué)生成績(jī)管理類 class StudentScoreManager { public: void InputStudents(); void InputScores(); void OutputScores() const; private: vector<Student> students; list<Score> scores; }; OutputScores函數(shù)被聲明為“const”，因?yàn)橥ǔＲ粋€(gè)用來“顯示”成績(jī)的功能，不應(yīng)該修改類型的任何成員數(shù)據(jù)。想想，你的老師交給你一份學(xué)生成績(jī)表，讓你將它打印，并張貼出來——在這個(gè)過程中，你的成績(jī)由30分變成80分？有這可能嗎？
InputStudents()函數(shù)將用來實(shí)現(xiàn)錄入學(xué)生基本信息。由于通常是對(duì)著“花名冊(cè)”錄入，所以實(shí)現(xiàn)為只能按照學(xué)號(hào)次序錄入——這樣做也有一個(gè)好處：可以不用手工輸入學(xué)號(hào)了。 void StudentScoreManager::InputStudents() { 037 int number = 1; //學(xué)號(hào)從1開始 while(true) { 041 cout << "請(qǐng)輸入" << number << "號(hào)學(xué)生姓名(輸入x表示結(jié)束)："; string name; getline(cin, name); 047 if (name == "x") { break; } 052 Student student; 053 student.number = number; 054 student.name = name; 056 students.push_back(student); 058 ++number; } } 這又是一個(gè)“死循環(huán)”，不過這次打破循環(huán)的方法比較有趣，041行提示用戶輸入小寫字母‘x’表示退出。具體實(shí)現(xiàn)是在047選擇的if條件判斷。 程序被設(shè)計(jì)成以1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)順序輸入學(xué)生姓名，學(xué)號(hào)從1開始，并且在每次錄完一個(gè)學(xué)生之后，學(xué)號(hào)就自動(dòng)加1。這是037行與058兩行所完成的重要任務(wù)。 每次循環(huán)，都會(huì)在052行新定義了一個(gè)Student的“棧對(duì)象”，并且在隨后053、054兩行取得必要的值，然后在056行處，被加入到vector中?！皸?duì)象”student會(huì)在每次循環(huán)結(jié)束自動(dòng)消亡，然而，由于push_back()函數(shù)是先復(fù)制一份，再把復(fù)制品扔入vector，所以不必?fù)?dān)心每次錄入的學(xué)生對(duì)象會(huì)人間蒸發(fā)。
接下來是錄入成績(jī)的成員函數(shù)：InputScores()。 void StudentScoreManager::InputScores() { while(true) { unsigned int number; cout << "請(qǐng)輸入學(xué)號(hào)（輸入0表示結(jié)束）："; cin >> number; if (number == 0) { break; } //簡(jiǎn)單判斷學(xué)號(hào)是否正確： 078 if (number > students.size()) { cout << "錯(cuò)誤：學(xué)號(hào)必須位于: 1 ~ " << students.size() << " 之間。" << endl; 081 continue; } float mark; cout << "請(qǐng)輸入該學(xué)員成績(jī)："; cin >> mark; Score score; score.number = number; score.mark = mark; 092 scores.push_back(score); //直接加在尾部 } } 錄入成績(jī)的代碼，并不比錄入學(xué)生信息復(fù)雜多少。我們耍了同樣的花招來結(jié)束一個(gè)循環(huán)，只不過這一次用到學(xué)號(hào)上面：輸入0，表示結(jié)束錄入。 078行我們對(duì)用戶輸入的學(xué)號(hào)做一個(gè)簡(jiǎn)單的合法判斷。學(xué)員的總數(shù)已知是students.size()，如果用戶輸入大于學(xué)員總數(shù)的學(xué)號(hào)，被認(rèn)為不合法。這里用到了continue。 092行通過調(diào)用push_back，直接將新錄入的成績(jī)添加在list的尾部，所以list聽成績(jī)存儲(chǔ)并沒有按照學(xué)號(hào)排序。
我們將遍歷students中的每一個(gè)學(xué)生，輸出他的學(xué)號(hào)和姓名。然后再次通過循環(huán)，在scores中找到指定學(xué)號(hào)的成績(jī)，如果沒有找到，提輸出：“查無成績(jī)”。 void StudentScoreManager::OutputScores() const { 120 for (unsigned int i=0; i<students.size(); ++i) { 122 unsigned int number = students[i].number; //學(xué)號(hào) cout << "學(xué)號(hào)：" << number << endl; cout << "姓名：" << students[i].name << endl; //查找成績(jī): 128 bool found = false; 130 for (list<Score>::const_iterator iter = scores.begin(); iter != scores.end(); ++iter) { if (iter->number == number) { found = true; //找到了 cout << "成績(jī)：" << iter->mark << endl; break; } } 144 if (found ==false) //沒找到?? { cout << "成績(jī)：" << "查無成績(jī)。" << endl; } } } 這段代碼有兩層for循環(huán)。 120行的for循環(huán)，遍歷了每個(gè)學(xué)生。122行定義number記住當(dāng)前學(xué)員的學(xué)號(hào)。隨后兩行輸出學(xué)號(hào)和姓名。 128行我們又定義了一個(gè)bool變量：found。通過130行的for循環(huán)，遍歷每個(gè)成績(jī)，找到指寫學(xué)號(hào)的分?jǐn)?shù)，然后輸出。如果沒有找到，則直至循環(huán)結(jié)束，found也不會(huì)被置為真。 隨后144行的判斷條件成立，屏幕輸出相應(yīng)提示。
為了簡(jiǎn)化代碼，前述兩InputXXX函數(shù)對(duì)用戶非法輸入的情況僅做最簡(jiǎn)單的判斷。事實(shí)上，在要求輸入學(xué)號(hào)或者分?jǐn)?shù)時(shí)，如果用戶不小心輸入一些字母，比如：abc，程序就會(huì)陷入真正的死循環(huán)，此時(shí)必須使用Ctrl+C來強(qiáng)行中斷。如果你想預(yù)防此類錯(cuò)誤，可以每次接受輸入之后，立即判斷cin.fail()是否為真，具體請(qǐng)參看3.12.4節(jié)的實(shí)例。
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