标准库特殊设施C++
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了标准库特殊设施C++相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
第17章 标准库特殊设施
如果你已经从第一章按部就班的学到了第17章，我相信你所认识的C++知识已经超过了很多人，因为有学习的同学并没有耐心慢慢全面地学完C++11的全部知识，从17章 标准库特殊设施以及第18章 用于大型程序的工具、第19章 特殊工具与技术这三个单元被统称为高级主题，这些内容往往在大型工程中意义重大
首先介绍本章整体内容，tuple类型、bitset类型、正则表达式、随机数、进一步深入IO操作
tuple类型
#include<tuple>
tuple与pair有些类似，但是tuple支持多个元素，多种元素类型，在希望将一些数据组合成单一对象，但不想麻烦地自定义数据结构表示时很有用,tuple是一个“快速而随意”的数据结构
定义和初始化tuple
定义格式为tuple<T1,T2,T3...>name;,使用构造函数初始化，或者在tuple内元素类型相同时使用参数列表进行初始化、或者使用make_tuple初始化tuple类型
int main(int argc, char **argv)
//成员被默认初始化
tuple<size_t, int, string> threeData;
//参数列表初始化内部容器类型
tuple<string, vector<double>, int, list<int>> s("hi", 12.0, 32., 43., 9, 2, 3);
//参数列表初始化tuple
// tuple<int, int, int> s1 = 1, 2, 3;//错误 tuple构造函数是explicit的
tuple<int, int, int> s21, 2, 3;
// make_tuple
auto s3 = make_tuple("12", 32, 34.f, 34.5);
// class std::tuple<const char *, int, float, double>
return 0;
访问tuple成员
需要使用get模板，get<size_t>(tuple)对成员进行访问，tuple_size模板获取tuple内元素的个数、tuple_element模板可以获取tuple内元素的数据类型
//example2.cpp
int main(int argc, char **argv)
tuple<int, string, double> m_tuple1, "12", 34.;
//取值
auto item1 = get<0>(m_tuple);
auto item2 = get<1>(m_tuple) + "[]";
auto item3 = get<2>(m_tuple) * 5;
cout << item1 << " " << item2 << " " << item3 << endl;
// 1 12[] 170
//赋值
get<0>(m_tuple) = 999;
cout << get<0>(m_tuple) << endl; // 999
// tuple_size模板
size_t size = tuple_size<decltype(m_tuple)>::value;
cout << size << endl; // 3
// tuple_element模板
tuple_element<1, decltype(m_tuple)>::type el = get<1>(m_tuple);
cout << el << endl; // 12
return 0;
关系和相等运算符
tuple之间允许使用关系比较运算符==、<、>,本质为两个tuple中的元素相同位置的元素与另一个tuple相同位置元素比较，两两元素之间必须为可比较的
//example3.cpp
int main(int argc, char **argv)
tuple<int, int, int> t11, 2, 3;
tuple<int, int, int> t21, 2, 3;
tuple<int, int, int> t30, 1, 2;
tuple<string, int, int> t4"hi", 2, 3;
// 错误 string与int不能比较
// cout << (t4 < t2) << endl;
cout << (t1 == t2) << endl; // 1
cout << (t1 > t3) << endl; // 1
cout << (t3 < t1) << endl; // 1
cout << (t3 == t1) << endl; // 0
return 0;
返回多个tuple
可以借助容器或者数组实现
//example4.cpp
struct Pack
tuple<int, int> res[3];
;
Pack func1()
Pack pack;
tuple<int, int>(&res)[3] = pack.res;
get<0>(res[0]) = 1;
get<1>(res[0]) = 2;
get<0>(res[1]) = 1;
get<1>(res[1]) = 2;
get<0>(res[2]) = 1;
get<1>(res[3]) = 2;
return pack;
vector<tuple<int, int>> func2()
vector<tuple<int, int>> vec;
for (int i = 0; i < 3; i++)
vec.push_back(make_tuple(i, i + 1));
return vec;
int main(int argc, char **argv)
Pack pack = func1();
decltype(pack.res) &res = pack.res;
cout << get<0>(res[0]) << " " << get<1>(res[0]) << endl;
// 1 2
vector<tuple<int, int>> &&res1 = func2();
cout << get<0>(res1[0]) << " " << get<1>(res1[0]) << endl;
// 0 1
return 0;
返回tuple与tuple做参数
与标准容器一样，用tuple做参数时默认为拷贝
//example5.cpp
tuple<int, string> func1(const tuple<string, int> &m_tuple)
tuple<int, string> res;
get<0>(res) = get<1>(m_tuple);
get<1>(res) = get<0>(m_tuple);
return res;
int main(int argc, char **argv)
auto temp = make_tuple("hello", 10);
const auto &&res = func1(temp);
cout << get<0>(res) << " " << get<1>(res) << endl;
// 10 hello
return 0;
bitset类型
已经学习过位运算的相关知识，标准库还定义了bitset类，使得位运算使用起来更为容易，能够处理超过最长整形类型大小的位集合
#include<bitset>
定义和初始化bitset
bitset是一个模板，与array类类似，有固定大小
编号从0开始的二进制位被称为低位、编号到n-1结束的二进制被称为高位
//example6.cpp
int main(int argc, char **argv)
bitset<10> b1; // n位全为0
bitset<64> b2(1ull); //使用unsigned long long初始化
bitset<128> b22(0xbeef);
bitset<128> b23(~0ull); // 64个1
//使用字符串初始化
string str = "010101010101";
bitset<32> b31(str);
cout << b31 << endl; // 00000000000000000000010101010101
bitset<32> b32(str, 0, str.size(), '0', '1'); //'0'为0 '1'为1
cout << b32 << endl; // 00000000000000000000010101010101
bitset<32> b33(str, 0, 3); //[ 0, 2 ]
cout << b33 << endl; // 00000000000000000000000000000010
bitset<32> b34(str, str.size() - 4); //末尾4位
cout << b34 << endl; // 00000000000000000000000000000101
try
bitset<32> b4(str, 0, str.size(), '0', 'g'); //有非g的字符
catch (invalid_argument e)
cout << e.what() << endl; // bitset::_M_copy_from_ptr
// C字符串初始化
const char *str1 = "010101000111";
bitset<32> b5(str1); //默认为[0,strlen(str1)-1]
cout << b5 << endl; // 00000000000000000000010101000111
bitset<32> b6(string(str1), 0, 1, '0', '1');
cout << b6 << endl; // 00000000000000000000000000000000
return 0;
bitset操作
bitset类模板支持功能丰富的二进制相关操作
bitset统计操作
bitset支持统计其中的零一比特位，操作有bitset.any()、bitset.all()、bitset.count()、bitset.size()、bitset.none()
//example7.cpp
int main(int argc, char **argv)
bitset<64> b(888ULL);
cout << b << endl;
// 0000000000000000000000000000000000000000000000000000001101111000
cout << b.any() << endl; // 1 是否存在1
cout << b.all() << endl; // 0 是否全为1
cout << b.count() << endl; // 6 有几个1
cout << b.size() << endl; // 64 bitset大小
cout << b.none() << endl; // 0 是否全为0
bitset<32> b1;
cout << b1 << endl;
// 00000000000000000000000000000000
cout << b1.any() << endl; // 0 是否存在1
cout << b1.all() << endl; // 0 是否全为1
cout << b1.count() << endl; // 0 有几个1
cout << b1.size() << endl; // 32 bitset大小
cout << b1.none() << endl; // 1 是否全为0
return 0;
bitset修改操作
bitset支持改变bitset内的内容,bitset.flip()、bitset.reset()、bitset.set()、bitset.test(),bitset[pos]
//example8.cpp
int main(int argc, char **argv)
bitset<10> b;
cout << b << endl; // 0000000000
//默认
b.flip(); //反转所有位
cout << b << endl; // 1111111111
b.reset(); //全置为0
cout << b << endl; // 0000000000
b.set(); //全置为1
cout << b << endl; // 1111111111
//指定下标
b.flip(0);
cout << b << endl; // 1111111110
b.set(0);
cout << b << endl; // 1111111111
b.set(1, 0); // index 1 value 0
cout << b << endl; // 1111111101
b.reset(0);
cout << b << endl; // 1111111100
//判断是bit 1
cout << b.test(0) << " " << b.test(2) << endl; // 0 1
//下标操作
cout << b << endl; // 1111111100
b[0] = 1;
cout << b << endl; // 1111111101
b[1] = b[0];
cout << b << endl; // 1111111111
b[0].flip();
cout << b << endl; // 1111111110
bool res = ~b[0];
cout << res << endl; // 1
return 0;
bitset提取值
bitset.to_ulong()与bitset.to_ullong操作，只有bitset的大小与unsigned long 与 unsigned long long 内存大小相等时，才能调用这两个方法
//example9.cpp
int main(int argc, char **argv)
cout << sizeof(unsigned long) * 8 << endl; // 32bit
cout << sizeof(unsigned long long) * 8 << endl; // 64bit
bitset<32> b1;
unsigned long res1 = b1.to_ulong();
bitset<64> b2;
unsigned long long res2 = b2.to_ullong();
cout << b2.to_string() << endl;
// 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
try
bitset<128> b3;
b3.set();
int res = b3.to_ulong(); // b3装不到ulong里
catch (overflow_error e)
cout << e.what() << endl; //_Base_bitset::_M_do_to_ulong
return 0;
bitset的IO运算
bitset作为作为输入流时，其原理为先用临时的字符串流存储，然后用字符串对bitset进行了改变，在读取字符串时，遇到输入流结尾或者不是’0’或’1’时结束
bitset作为输出流时也是将内容以字符串形式输出
//example10.cpp
int main(int argc, char **argv)
bitset<10> b1;
string s1 = "0101010011";
stringstream s;
s << s1;
s >> b1;
cout << b1 << endl; // 0101010011
return 0;
bitset实战
请你用尽可能内存少数据存储64个同学的成绩是否通过的数据结构
//example11.cpp
class Data
private:
bitset<64> base;
function<bool(int)> check;
public:
Data(const function<bool(int)> &check) : check(check)
void set(int index, int score)
if (check(score))
base.set(index);
string to_string()
return base.to_string();
bool operator[以上是关于标准库特殊设施C++的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
C++ Primer 5th笔记（chap 17 标准库特殊设施）匹配标志