第三章 字符串、向量和数组 exce

发表于 更新于

练习3.1

使用恰当的using 声明重做 1.4.1节和2.6.2节的练习。

解：

1.4.1

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#include <iostream>

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

int main()
{
	int sum = 0;
	for (int val = 1; val <= 10; ++val) sum += val;

	cout << "Sum of 1 to 10 inclusive is " << sum << endl;
	
	return 0;
}

2.6.2 类似

练习3.2

编写一段程序从标准输入中一次读入一行，然后修改该程序使其一次读入一个词。

解：

一次读入一行：

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#include <iostream>
#include <string>

using std::string;
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
using std::getline;

int main()
{
	string s;
	while (getline(cin,s))
	{
		cout << s << endl;
	}
	return 0;
}

一次读入一个词

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#include <iostream>
#include <string>

using std::string;
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
using std::getline;

int main()
{
	string s;
	while (cin >> s)
	{
		cout << s << endl;
	}
	return 0;
}

练习3.3

请说明string类的输入运算符和getline函数分别是如何处理空白字符的。

解：

  • 类似is >> s的读取：string对象会忽略开头的空白并从第一个真正的字符开始，直到遇见下一空白为止。
  • 类似getline(is, s)的读取：string对象会从输入流中读取字符，直到遇见换行符为止。

练习3.4

编写一段程序读取两个字符串，比较其是否相等并输出结果。如果不相等，输出比较大的那个字符串。改写上述程序，比较输入的两个字符串是否等长，如果不等长，输出长度较大的那个字符串。

解：

比较大的

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#include <iostream>
#include <string>
using std::string;
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
	string str1, str2;
	while (cin >> str1 >> str2)
	{
		if (str1 == str2)
			cout << "The two strings are equal." << endl;
		else
			cout << "The larger string is " << ((str1 > str2) ? str1 : str2);
	}

	return 0;
}

长度大的

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#include <iostream>
#include <string>
using std::string;
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
	string str1, str2;
	while (cin >> str1 >> str2)
	{
		if (str1.size() == str2.size())
			cout << "The two strings have the same length." << endl;
		else
			cout << "The longer string is " << ((str1.size() > str2.size()) ? str1 : str2) << endl;
	}

	return 0;
}

练习3.5

编写一段程序从标准输入中读入多个字符串并将他们连接起来，输出连接成的大字符串。然后修改上述程序，用空格把输入的多个字符串分割开来。

解：

未隔开的：

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#include <iostream>
#include <string>

using std::string;
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
	string result, s;
	while (cin >> s)
	{
		result += s;
	}
	cout << result << endl;

	return 0;
}

隔开的：

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#include <iostream>
#include <string>

using std::string;
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
	string result, s;
	while (cin >> s)
	{
		result += s + " ";
	}
	cout << result << endl;

	return 0;
}

练习3.6

编写一段程序，使用范围for语句将字符串内所有字符用X代替。

解：

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#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>

using std::string;
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
	string s = "this is a string";

	for (auto &x : s)
	{
		x = 'X';
	}

	cout << s << endl;
	return 0;
}

练习3.7

就上一题完成的程序而言，如果将循环控制的变量设置为char将发生什么？先估计一下结果，然后实际编程进行验证。

解：

如果设置为char，那么原来的字符串不会发生改变。

练习3.8

分别用while循环和传统for循环重写第一题的程序，你觉得哪种形式更好呢？为什么？

解：

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#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>

using std::string;
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
	string s = "this is a string";

	decltype(s.size()) i = 0;
	while (i != s.size())
	{
		s[i] = 'X';
		++i;
	}
	cout << s << endl;
	for (i = 0; i != s.size(); ++i)
	{
		s[i] = 'Y';
	}
	cout << s << endl;
	return 0;
}

范围for语句更好，不直接操作索引，更简洁。

练习3.9

下面的程序有何作用？它合法吗？如果不合法？为什么？

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2
string s;
cout << s[0] << endl;

解：

不合法。使用下标访问空字符串是非法的行为。

练习3.10

编写一段程序，读入一个包含标点符号的字符串，将标点符号去除后输出字符串剩余的部分。

解：

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#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>

using std::string;
using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;

int main()
{
	string s = "this, is. a :string!";
	string result;

	for (auto x : s)
	{
		if (!ispunct(x))
		{
			result += x;
		}
	}
	
	cout << result << endl;
	return 0;
}

练习3.11

下面的范围for语句合法吗？如果合法，c的类型是什么？

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2
const string s = "Keep out!";
for(auto &c : s){ /* ... */ }

解：

要根据for循环中的代码来看是否合法，c是string 对象中字符的引用，s是常量。因此如果for循环中的代码重新给c赋值就会非法，如果不改变c的值，那么合法。

练习3.12

下列vector对象的定义有不正确的吗？如果有，请指出来。对于正确的，描述其执行结果；对于不正确的，说明其错误的原因。

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vector<vector<int>> ivec;         // 在C++11当中合法
vector<string> svec = ivec;       // 不合法，类型不一样
vector<string> svec(10, "null");  // 合法

练习3.13

下列的vector对象各包含多少个元素？这些元素的值分别是多少？

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vector<int> v1;         // size:0,  no values.
vector<int> v2(10);     // size:10, value:0
vector<int> v3(10, 42); // size:10, value:42
vector<int> v4{ 10 };     // size:1,  value:10
vector<int> v5{ 10, 42 }; // size:2,  value:10, 42
vector<string> v6{ 10 };  // size:10, value:""
vector<string> v7{ 10, "hi" };  // size:10, value:"hi"

练习3.14

编写一段程序，用cin读入一组整数并把它们存入一个vector对象。

解：

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#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>
#include <vector>

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;

int main()
{
	vector<int> v;
	int i;
	while (cin >> i)
	{
		v.push_back(i);
	}
	return 0;
}

练习3.15

改写上题程序，不过这次读入的是字符串。

解：

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#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>
#include <vector>

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;
using std::string;

int main()
{
	vector<string> v;
	string i;
	while (cin >> i)
	{
		v.push_back(i);
	}
	return 0;
}

练习3.16

编写一段程序，把练习3.13中vector对象的容量和具体内容输出出来

解：

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#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>
#include <vector>

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;
using std::string;

int main()
{
	vector<int> v1;         // size:0,  no values.
	vector<int> v2(10);     // size:10, value:0
	vector<int> v3(10, 42); // size:10, value:42
	vector<int> v4{ 10 };     // size:1,  value:10
	vector<int> v5{ 10, 42 }; // size:2,  value:10, 42
	vector<string> v6{ 10 };  // size:10, value:""
	vector<string> v7{ 10, "hi" };  // size:10, value:"hi"

	cout << "v1 size :" << v1.size() << endl;
	cout << "v2 size :" << v2.size() << endl;
	cout << "v3 size :" << v3.size() << endl;
	cout << "v4 size :" << v4.size() << endl;
	cout << "v5 size :" << v5.size() << endl;
	cout << "v6 size :" << v6.size() << endl;
	cout << "v7 size :" << v7.size() << endl;

	cout << "v1 content: ";
	for (auto i : v1)
	{
		cout << i << " , ";
	}
	cout << endl;

	cout << "v2 content: ";
	for (auto i : v2)
	{
		cout << i << " , ";
	}
	cout << endl;

	cout << "v3 content: ";
	for (auto i : v3)
	{
		cout << i << " , ";
	}
	cout << endl;

	cout << "v4 content: ";
	for (auto i : v4)
	{
		cout << i << " , ";
	}
	cout << endl;

	cout << "v5 content: ";
	for (auto i : v5)
	{
		cout << i << " , ";
	}
	cout << endl;

	cout << "v6 content: ";
	for (auto i : v6)
	{
		cout << i << " , ";
	}
	cout << endl;

	cout << "v7 content: ";
	for (auto i : v7)
	{
		cout << i << " , ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

练习3.17

从cin读入一组词并把它们存入一个vector对象，然后设法把所有词都改为大写形式。输出改变后的结果，每个词占一行。

解：

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#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>
#include <vector>

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;
using std::string;

int main()
{
	vector<string> v;
	string s;

	while (cin >> s)
	{
		v.push_back(s);
	}

	for (auto &str : v)
	{
		for (auto &c : str)
		{
			c = toupper(c);
		}
	}

	for (auto i : v)
	{
		cout << i << endl;
	}
	return 0;
}

练习3.18

下面的程序合法吗？如果不合法，你准备如何修改？

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2
vector<int> ivec;
ivec[0] = 42;

解：

不合法。应改为：

1
ivec.push_back(42);

练习3.19

如果想定义一个含有10个元素的vector对象，所有元素的值都是42，请例举三种不同的实现方法，哪种方式更好呢？

如下三种：

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vector<int> ivec1(10, 42);
vector<int> ivec2{ 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42 };
vector<int> ivec3;
for (int i = 0; i < 10; ++i)
	ivec3.push_back(42);

第一种方式最好。

练习3.20

读入一组整数并把他们存入一个vector对象，将每对相邻整数的和输出出来。改写你的程序，这次要求先输出第一个和最后一个元素的和，接着输出第二个和倒数第二个元素的和，以此类推。

解：

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#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>
#include <vector>

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;
using std::string;

int main()
{
	vector<int> ivec;
	int i;
	while (cin >> i)
	{
		ivec.push_back(i);
	}

	for (int i = 0; i < ivec.size() - 1; ++i)
	{
		cout << ivec[i] + ivec[i + 1] << endl;
	}
	
	//---------------------------------
	cout << "---------------------------------" << endl;
	
	int m = 0;
	int n = ivec.size() - 1;
	while (m < n)
	{
		cout << ivec[m] + ivec[n] << endl;
		++m;
		--n;
	}
	return 0;
}

练习3.21

请使用迭代器重做3.3.3节的第一个练习。

解：

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#include <vector>
#include <iterator>
#include <string>
#include <iostream>

using std::vector;
using std::string;
using std::cout;
using std::endl;

void check_and_print(const vector<int>& vec)
{
	cout << "size: " << vec.size() << "  content: [";
	for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it)
		cout << *it << (it != vec.end() - 1 ? "," : "");
	cout << "]\n" << endl;
}

void check_and_print(const vector<string>& vec)
{

	cout << "size: " << vec.size() << "  content: [";
	for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it)
		cout << *it << (it != vec.end() - 1 ? "," : "");
	cout << "]\n" << endl;
}

int main()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2(10);
	vector<int> v3(10, 42);
	vector<int> v4{ 10 };
	vector<int> v5{ 10, 42 };
	vector<string> v6{ 10 };
	vector<string> v7{ 10, "hi" };

	check_and_print(v1);
	check_and_print(v2);
	check_and_print(v3);
	check_and_print(v4);
	check_and_print(v5);
	check_and_print(v6);
	check_and_print(v7);

	return 0;
}

练习3.22

修改之前那个输出text第一段的程序，首先把text的第一段全部改成大写形式，然后输出它。

解： 略

练习3.23

编写一段程序，创建一个含有10个整数的vector对象，然后使用迭代器将所有元素的值都变成原来的两倍。输出vector对象的内容，检验程序是否正确。

解：

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#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v(10, 1);
    for (auto it=v.begin(); it!=v.end(); it++){
        *it *= 2;
    }
    for (auto one : v){
        cout << one <<endl;
    }
	return 0;
}

练习3.24

请使用迭代器重做3.3.3节的最后一个练习。

解：

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#include <iostream>
#include <string>
#include <cctype>
#include <vector>

using std::cin;
using std::cout;
using std::endl;
using std::vector;
using std::string;

int main()
{
	vector<int> ivec;
	int i;
	while (cin >> i)
	{
		ivec.push_back(i);
	}

	for (auto it = ivec.begin(); it != ivec.end() - 1; ++it)
	{
		cout << *it + *(it + 1) << endl;
	}

	//---------------------------------
	cout << "---------------------------------" << endl;

	auto it1 = ivec.begin();
	auto it2 = ivec.end() - 1;
	while (it1 < it2)
	{
		cout << *it1 + *it2 << endl;
		++it1;
		--it2;
	}
	return 0;
}

练习3.25

3.3.3节划分分数段的程序是使用下标运算符实现的，请利用迭代器改写该程序实现完全相同的功能。

解：

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#include <vector>
#include <iostream>

using std::vector; using std::cout; using std::cin; using std::endl;

int main()
{
	vector<unsigned> scores(11, 0);
	unsigned grade;
	while (cin >> grade)
	{
		if (grade <= 100)
			++*(scores.begin() + grade / 10);
	}

	for (auto s : scores)
		cout << s << " ";
	cout << endl;

	return 0;
}

练习3.26

在100页的二分搜索程序中，为什么用的是 mid = beg + (end - beg) / 2, 而非 mid = (beg + end) / 2 ; ?

解：

因为两个迭代器相互之间支持的运算只有 - ，而没有 + 。但是迭代器和迭代器差值（整数值）之间支持 +。

练习3.27

假设txt_size是一个无参函数，它的返回值是int。请回答下列哪个定义是非法的，为什么？

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unsigned buf_size = 1024;
(a) int ia[buf_size];
(b) int ia[4 * 7 - 14];
(c) int ia[txt_size()];
(d) char st[11] = "fundamental";

解：

  • (a) 非法。维度必须是一个常量表达式。
  • (b) 合法。
  • © 非法。txt_size() 的值必须要到运行时才能得到。
  • (d) 非法。数组的大小应该是12。

练习3.28

下列数组中元素的值是什么？

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string sa[10];
int ia[10];
int main() {
	string sa2[10];
	int ia2[10];
}

解：

数组的元素会被默认初始化。sa的元素值全部为空字符串，ia 的元素值全部为0。sa2的元素值全部为空字符串，ia2的元素值全部未定义。

练习3.29

相比于vector 来说，数组有哪些缺点，请例举一些。

解：

  • 数组的大小是确定的。
  • 不能随意增加元素。
  • 不允许拷贝和赋值。

练习3.30

指出下面代码中的索引错误。

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constexpr size_t array_size = 10;
int ia[array_size];
for (size_t ix = 1; ix <= array_size; ++ix)
	ia[ix] = ix;

解：

当ix增长到 10 的时候，ia[ix]的下标越界。

练习3.31

编写一段程序，定义一个含有10个int的数组，令每个元素的值就是其下标值。

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#include <iostream>
using std::cout; using std::endl;

int main()
{
    int arr[10];
    for (auto i = 0; i < 10; ++i) arr[i] = i;
    for (auto i : arr) cout << i << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

练习3.32

将上一题刚刚创建的数组拷贝给另一数组。利用vector重写程序，实现类似的功能。

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#include <iostream>
#include <vector>
using std::cout; using std::endl; using std::vector;

int main()
{
    // array
    int arr[10];
    for (int i = 0; i < 10; ++i) arr[i] = i;
    int arr2[10];
    for (int i = 0; i < 10; ++i) arr2[i] = arr[i];

    // vector
    vector<int> v(10);
    for (int i = 0; i != 10; ++i) v[i] = arr[i];
    vector<int> v2(v);
    for (auto i : v2) cout << i << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

练习3.33

对于104页的程序来说，如果不初始化scores将会发生什么？

解：

数组中所有元素的值将会未定义。

练习3.34

假定p1 和 p2 都指向同一个数组中的元素，则下面程序的功能是什么？什么情况下该程序是非法的？

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p1 += p2 - p1;

解：

将 p1 移动到 p2 的位置。任何情况下都合法。

练习3.35

编写一段程序，利用指针将数组中的元素置为0。

解：

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#include <iostream>
using std::cout; using std::endl;

int main()
{
    const int size = 10;
    int arr[size];
    for (auto ptr = arr; ptr != arr + size; ++ptr) *ptr = 0;

    for (auto i : arr) cout << i << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

练习3.36

编写一段程序，比较两个数组是否相等。再写一段程序，比较两个vector对象是否相等。

解：

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#include <iostream>
#include <vector>
#include <iterator>

using std::begin; using std::end; using std::cout; using std::endl; using std::vector;

// pb point to begin of the array, pe point to end of the array.
bool compare(int* const pb1, int* const pe1, int* const pb2, int* const pe2)
{
    if ((pe1 - pb1) != (pe2 - pb2)) // have different size.
        return false;
    else
    {
        for (int* i = pb1, *j = pb2; (i != pe1) && (j != pe2); ++i, ++j)
            if (*i != *j) return false;
    }

    return true;
}

int main()
{
    int arr1[3] = { 0, 1, 2 };
    int arr2[3] = { 0, 2, 4 };

    if (compare(begin(arr1), end(arr1), begin(arr2), end(arr2)))
        cout << "The two arrays are equal." << endl;
    else
        cout << "The two arrays are not equal." << endl;

    cout << "==========" << endl;

    vector<int> vec1 = { 0, 1, 2 };
    vector<int> vec2 = { 0, 1, 2 };

    if (vec1 == vec2)
        cout << "The two vectors are equal." << endl;
    else
        cout << "The two vectors are not equal." << endl;

    return 0;
}

练习3.37

下面的程序是何含义，程序的输出结果是什么？

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const char ca[] = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o' };
const char *cp = ca;
while (*cp) {
    cout << *cp << endl;
    ++cp;
}

解：

会将ca 字符数组中的元素打印出来。但是因为没有空字符的存在，程序不会退出循环。

练习3.38

在本节中我们提到，将两个指针相加不但是非法的，而且也没有什么意义。请问为什么两个指针相加没有意义？

解：

将两个指针相减可以表示两个指针(在同一数组中)相距的距离，将指针加上一个整数也可以表示移动这个指针到某一位置。但是两个指针相加并没有逻辑上的意义，因此两个指针不能相加。

练习3.39

编写一段程序，比较两个 string 对象。再编写一段程序，比较两个C风格字符串的内容。

解：

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#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
using std::cout; using std::endl; using std::string;

int main()
{
    // use string.
    string s1("Mooophy"), s2("Pezy");
    if (s1 == s2)
        cout << "same string." << endl;
    else if (s1 > s2)
        cout << "Mooophy > Pezy" << endl;
    else
        cout << "Mooophy < Pezy" << endl;

    cout << "=========" << endl;

    // use C-Style character strings.
    const char* cs1 = "Wangyue";
    const char* cs2 = "Pezy";
    auto result = strcmp(cs1, cs2);
    if (result == 0)
        cout << "same string." << endl;
    else if (result < 0)
        cout << "Wangyue < Pezy" << endl;
    else
        cout << "Wangyue > Pezy" << endl;

    return 0;
}

练习3.40

编写一段程序，定义两个字符数组并用字符串字面值初始化它们；接着再定义一个字符数组存放前面两个数组连接后的结果。使用strcpy和strcat把前两个数组的内容拷贝到第三个数组当中。

解：

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#include <iostream>
#include <cstring>

const char cstr1[]="Hello";
const char cstr2[]="world!";

int main()
{
    constexpr size_t new_size = strlen(cstr1) + strlen(" ") + strlen(cstr2) +1;
    char cstr3[new_size];
    
    strcpy(cstr3, cstr1);
    strcat(cstr3, " ");
    strcat(cstr3, cstr2);
    
    std::cout << cstr3 << std::endl;
}

练习3.41

编写一段程序，用整型数组初始化一个vector对象。

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#include <iostream>
#include <vector>
using std::vector; using std::cout; using std::endl; using std::begin; using std::end;

int main()
{
    int arr[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
    vector<int> v(begin(arr), end(arr));

    for (auto i : v) cout << i << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

练习3.42

编写一段程序，将含有整数元素的 vector 对象拷贝给一个整型数组。

解：

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#include <iostream>
#include <vector>
using std::vector; using std::cout; using std::endl; using std::begin; using std::end;

int main()
{
    vector<int> v{ 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
    int arr[10];
    for (int i = 0; i != v.size(); ++i) arr[i] = v[i];

    for (auto i : arr) cout << i << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

练习3.43

编写3个不同版本的程序，令其均能输出ia的元素。版本1使用范围for语句管理迭代过程；版本2和版本3都使用普通for语句，其中版本2要求使用下标运算符，版本3要求使用指针。此外，在所有3个版本的程序中都要直接写出数据类型，而不能使用类型别名、auto关键字和decltype关键字。

解：

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#include <iostream>
using std::cout; using std::endl;

int main()
{
    int arr[3][4] = 
    { 
        { 0, 1, 2, 3 },
        { 4, 5, 6, 7 },
        { 8, 9, 10, 11 }
    };

    // range for
    for (const int(&row)[4] : arr)
        for (int col : row) cout << col << " ";
    cout << endl;

    // for loop
    for (size_t i = 0; i != 3; ++i)
        for (size_t j = 0; j != 4; ++j) cout << arr[i][j] << " ";
    cout << endl;

    // using pointers.
    for (int(*row)[4] = arr; row != arr + 3; ++row)
        for (int *col = *row; col != *row + 4; ++col) cout << *col << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

练习3.44

改写上一个练习中的程序，使用类型别名来代替循环控制变量的类型。

解：

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#include <iostream>
using std::cout; using std::endl;

int main()
{
    int ia[3][4] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 };

    // a range for to manage the iteration
    // use type alias
    using int_array = int[4];
    for (int_array& p : ia)
        for (int q : p)
            cout << q << " ";
    cout << endl;

    // ordinary for loop using subscripts
    for (size_t i = 0; i != 3; ++i)
        for (size_t j = 0; j != 4; ++j)
            cout << ia[i][j] << " ";
    cout << endl;

    // using pointers.
    // use type alias
    for (int_array* p = ia; p != ia + 3; ++p)
        for (int *q = *p; q != *p + 4; ++q)
            cout << *q << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}

练习3.45

再一次改写程序，这次使用 auto 关键字。

解：

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#include <iostream>
using std::cout; using std::endl;

int main()
{
    int ia[3][4] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 };

    // a range for to manage the iteration
    for (auto& p : ia)
        for (int q : p)
            cout << q << " ";
    cout << endl;

    // ordinary for loop using subscripts
    for (size_t i = 0; i != 3; ++i)
        for (size_t j = 0; j != 4; ++j)
            cout << ia[i][j] << " ";
    cout << endl;

    // using pointers.
    for (auto p = ia; p != ia + 3; ++p)
        for (int *q = *p; q != *p + 4; ++q)
            cout << *q << " ";
    cout << endl;

    return 0;
}