【C++ 系列文章 -- 程序员考试 201811 下午场 C++ 专题】

1.1 C++ 题目六

阅读下列说明和C++代码，填写程序中的空（1）～（5），将解答写入答题纸的对应栏内。

【说明】
以下C++代码实现一个简单乐器系统，音乐类（Music）可以使用各类乐器（Instument）进行演奏和调音等操作。对部分乐器进行建模，其类图如图6-1所示，包括：乐器（Instrument）、打击乐器（Perussion）、弦乐器（Stringed）、管乐器（ Wind）、木管乐器（Woodwind）、铜管乐器（Brass ）。
在这里插入图片描述

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
enum Note{     /*枚举各种高调*/
    MIDDLE_C,C_SHARP,B_FLAT //其它略
}；

class Instrument {     /*抽象基类，乐器*/
    public:
         ( 1 )    ; //纯虚函数play
         virtual void adjust()=0; //adjust函数接口
};

class Wind:( 2 ) {
    public:
    void play(Note n){cout<< "Wind.play() "<<n<<endl; }
    void adjust(){cout<< "Wind.adjust() "<<endl; }
}；

/*类Percussion 和Stringed实现代码略*/

class Brass: (  3  ) {
    public:
        void play(Note n){cout<< "Brass.play() "<<n<<endl: }
        void adjust(){cout<< "Brass.adjust() "<<endl; }
};

class Woodwind:public Wind {
    public:
        void play(Note n){cout<< "Woodwind.play() "<<n<<endl: }
};

class Music{
    public:
        void tune(Instrument*i){ i->play(MIDDLE_C); }
        void adjust(Instrument*i){ i->adjust(); }
        void tuneAll( ( 4 ) v  )        {      /*为每个乐器定调*/
            vector<Instrument*>::iterator it;
            for(it=v.begin();it!=v.end();it++)  {
                    this->adjust(*it);
                    this->tune(*it);
            }
        }
}；

int main()
{
     ( 5 )   music=new Music();
    vector<Instrument*>orchestra;
    orchestra.push_back(new Wind());
    music->tuneAll(orchestra);
}

1.1.1 填空（1）

由于空（1）已经注释为存虚函数，所以我们知道，这个函数肯定会在它的子类中实现，所以只需要到子类中找到该该函数的参数类型及返回值类型即可。

class Instrument{     /*抽象基类，乐器*/
    public:
         ( 1 )    ; //纯虚函数play
         virtual void adjust()=0; //adjust函数接口
};

class Wind:   ( 2 )    {
    public:
    void play(Note n){cout<< "Wind.play() "<<n<<endl; }
    void adjust(){cout<< "Wind.adjust() "<<endl; }
}；

所以空（1）填 virtual void plya(Note) { }=0；，因为类Wind 基层基类Instrument。

1.1.2 填空（2）

由于类Wind 中实现了类Instrucment 中定义的存虚函数，所以我们可以知道，Wind 是Instrucment 的子类，所以空（2）应该填继承方式：public Instrument。

1.1.3 填空（3）

有题目总中给出的图，我们也可以知道 Brass是Wind子类，所以空（3）也应该填写继承方式public Wind。

class Wind:   ( 2 )    {
    public:
    void play(Note n){cout<< "Wind.play() "<<n<<endl; }
    void adjust(){cout<< "Wind.adjust() "<<endl; }
}；

/*类Percussion 和Stringed实现代码略*/

class Brass:    (  3  )    {
    public:
        void play(Note n){cout<< "Brass.play() "<<n<<endl: }
        void adjust(){cout<< "Brass.adjust() "<<endl; }
};

1.1.4 填空（4）

代码中可以看到Music 是一个基类，tuneAll（（4）v）是一个成员函数，无法从上面代码得到有用信息，所以只能从函数内容获取有用信息，函数内部用到了类Instrument。

class Music {
    public:
        void tune(Instrument*i){ i->play(MIDDLE_C); }
        void adjust(Instrument*i){ i->adjust(); }
        void tuneAll( ( 4 ) v  )        {      /*为每个乐器定调*/
            vector<Instrument*>::iterator it;
            for(it=v.begin();it!=v.end();it++)  {
                    this->adjust(*it);
                    this->tune(*it);
            }
        }
}；

vector<Instrument*>::iterator it定义了一个迭代器it，这个迭代器用于遍历一个存储了Instrument指针的 vector容器。下面是对这个表达式的详细解释：

vector<Instrument*>：这是一个存储了 Instrument 类型指针的 vector容器。Instrument*是指向 Instrument类型对象的指针。
iterator：这是 vector 容器的一个内置类型，它是一个迭代器类型，用于遍历vector容器中的元素。
it：这是迭代器的实例的名称。

迭代器提供了一个统一的接口，用于访问容器中的元素，和这些元素的读取、修改等操作。在很多方面，迭代器的行为类似于指针。

由上面内容可以知道空（4）应该是一个向量指针，向量的类型为Instrument , 所以空（4）应该填 vector<Instrument*>

1.1.4.1 C++ vector

学习向量之前先了解下 什么是STL?

1、STL（Standard Template Library），即标准模板库，是一个高效的C++程序库，包含了诸多常用的基本数据结构和基本算法。为广大C++程序员们提供了一个可扩展的应用框架，高度体现了软件的可复用性。
2、从逻辑层次来看，在STL中体现了泛型化程序设计的思想（generic programming）。在这种思想里，大部分基本算法被抽象，被泛化，独立于与之对应的数据结构，用于以相同或相近的方式处理各种不同情形。
3、从实现层次看，整个STL是以一种类型参数化（type parameterized）的方式实现的，基于模板（template）。

STL有六大组件，但主要包含容器、迭代器和算法三个部分。

容器（Containers）：用来管理某类对象的集合。每一种容器都有其优点和缺点，所以为了应付程序中的不同需求，STL 准备了七种基本容器类型。
迭代器（Iterators）：用来在一个对象集合的元素上进行遍历动作。这个对象集合或许是个容器，或许是容器的一部分。每一种容器都提供了自己的迭代器，而这些迭代器了解该种容器的内部结构。
算法（Algorithms）：用来处理对象集合中的元素，比如 Sort，Search，Copy，Erase 那些元素。通过迭代器的协助，我们只需撰写一次算法，就可以将它应用于任意容器之上，这是因为所有容器的迭代器都提供一致的接口。

STL
的基本观念就是将数据和操作分离。数据由容器进行管理，操作则由算法进行，而迭代器在两者之间充当粘合剂，使任何算法都可以和任何容器交互运作。这一篇博客暂时只介绍容器，下一篇介绍迭代器。

容器用来管理某类对象。为了应付程序中的不同需求，STL 准备了两类共七种基本容器类型：

序列式容器（Sequence containers），此为可序群集，其中每个元素均有固定位置—取决于插入时机和地点，和元素值无关。如果你以追加方式对一个群集插入六个元素，它们的排列次序将和插入次序一致。STL提供了三个序列式容器：
- 向量（vector）、
- 双端队列（deque）、
- 列表（list），
- 此外你也可以把 string 和 array 当做一种序列式容器。
关联式容器（Associative containers），此为已序群集，元素位置取决于特定的排序准则以及元素值，和插入次序无关。如果你将六个元素置入这样的群集中，它们的位置取决于元素值，和插入次序无关。STL提供了四个关联式容器：集合（set）、多重集合（multiset）、映射（map）和多重映射（multimap）。

1.1.4.2 vector（向量）

它是一种序列式容器，事实上和数组差不多，但它比数组更优越。一般来说数组不能动态拓展，因此在程序运行的时候不是浪费内存，就是造成越界。而 vector 正好弥补了这个缺陷，当内存空间不够时，需要重新申请一块足够大的内存并进行内存的拷贝。

C++的初始化方法很多，各种初始化方法有一些不同。

(1): vector<int> ilist1;
默认初始化，vector为空， size为0，表明容器中没有元素，而且 capacity 也返回 0，意味着还没有分配内存空间。这种初始化方式适用于元素个数未知，需要在程序中动态添加的情况。
(2): vector<int> ilist2(ilist);
vector<int> ilist2 = ilist;
两种方式等价，ilist2 初始化为ilist 的拷贝，ilist必须与ilist2 类型相同，也就是同为int的vector类型，ilist2将具有和ilist相同的容量和元素
(3): vector<int> ilist = {1,2,3.0,4,5,6,7};
vector<int> ilist {1,2,3.0,4,5,6,7};
ilist 初始化为列表中元素的拷贝，列表中元素必须与ilist的元素类型相容，本例中必须是与整数类型相容的类型，整形会直接拷贝，其他类型会进行类型转换。
4): vector<int> ilist3(ilist.begin()+2,ilist.end()-1);
ilist3初始化为两个迭代器指定范围中元素的拷贝，范围中的元素类型必须与ilist3 的元素类型相容，在本例中ilist3被初始化为{3,4,5,6}。
5): vector<int> ilist4(7);
默认值初始化，ilist4中将包含7个元素，每个元素进行缺省的值初始化，对于int，也就是被赋值为0，因此ilist4被初始化为包含7个0。
(6):vector<int> ilist5(7,3);
指定值初始化，ilist5被初始化为包含7个值为3的int

1.1.5 填空（5）

从下面代码中可以看到，在main 函数中创建了一个类型为Instrument*的向量orchestra, 然后通过push_back(new Wind())它向向量orchestra中插入元素。再调用成员函数tuneAll，由于这个函数只在Music 类中实现的，所以空（5）应该填Music *

int main()
{
     ( 5 )   music=new Music();
    vector<Instrument*>orchestra;
    orchestra.push_back(new Wind());
    music->tuneAll(orchestra);
}

pop_back()&push_back(elem)实例在容器最后移除和插入数据，如下：

#include <string.h>
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;
 
int main()
{
    vector<int>obj;//创建一个向量存储容器 int
    for(int i=0;i<10;i++) // push_back(elem)在数组最后添加数据 
    {
        obj.push_back(i);
        cout<<obj[i]<<",";    
    }
 
    for(int i=0;i<5;i++)//去掉数组最后一个数据 
    {
        obj.pop_back();
    }
 
    cout<<"\n"<<endl;
 
    for(int i=0;i<obj.size();i++)//size()容器中实际数据个数 
    {
        cout<<obj[i]<<",";
    }
 
    return 0;
}