C++ 零基础入门教程：现代 C++ 核心武器库 STL

✅ 输出：

第一个数：10 最后一个数：30 当前有 3 个元素 10 20 30

🔑 常用操作：.push_back(value) → 末尾添加 .pop_back() → 删除末尾 .size() → 元素个数 .empty() → 是否为空 [index] 或 .at(index) → 访问（.at 会检查越界）

2.2 vector 存储自定义类型（如 Student）

#include <vector>
#include <string>
using namespace std;

class Student {
public:
    string name;
    double score;
    Student(string n, double s) : name(n), score(s) {}
};

int main() {
    vector<Student> students;
    students.push_back(Student("Alice", 95));
    students.push_back(Student("Bob", 88));
    
    for (const Student& s : students) {
        // 用引用避免拷贝
        cout << s.name << ": " << s.score << endl;
    }
    return 0;
}

💡 注意：const Student& 避免不必要的对象复制，提升性能！

第三步：std::string —— 真正的字符串类型

你可能还记得 C 风格字符串（char[]）的麻烦：

• 手动管理长度
• 容易缓冲区溢出
• 拼接、查找很复杂

✅ std::string 的强大功能：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    string name = "Hello";
    name += " C++"; // 拼接
    cout << name << endl; // Hello C++
    cout << "长度：" << name.length() << endl; // 8
    
    if (name.find("C++") != string::npos) {
        cout << "包含 'C++'" << endl;
    }
    
    // 遍历每个字符
    for (char c : name) {
        cout << c << "-";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

✅ 输出：

Hello C++ 长度：8 包含 'C++' H-e-l-l-o- -C-+-+-

🎯 结论：永远优先使用 std::string，不要用 char[]！

第四步：std::map —— 键值对容器（类似 Java HashMap）

map 用于存储 键 → 值 的映射，自动按键排序。

示例：用 map 统计单词出现次数

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<string, int> wordCount;
    wordCount["apple"] = 5;
    wordCount["banana"] = 3;
    wordCount["apple"]++; // 变成 6
    
    // 遍历 map
    for (const auto& pair : wordCount) {
        cout << pair.first << ": " << pair.second << endl;
    }
    
    // 查找
    if (wordCount.count("orange")) {
        cout << "有 orange" << endl;
    } else {
        cout << "没有 orange" << endl;
    }
    return 0;
}

✅ 输出：

apple: 6 banana: 3 没有 orange

🔑 说明：pair.first 是键，pair.second 是值 auto 让编译器自动推导类型（C++11 特性） .count(key) 返回 0 或 1（是否存在）

第五步：升级项目 1 —— 用 vector 重构成绩系统

我们将移除 MAX 限制，支持任意数量学生。

✅ 改造 GradeSystem 类：

// grade_system_stl.cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;

class Student {
private:
    string name;
    double score;
public:
    Student(string n, double s) : name(n), score(s) {}
    string getName() const { return name; }
    double getScore() const { return score; }
    void print() const { cout << name << "\t" << score << endl; }
};

class GradeSystem {
private:
    vector<Student> students; // ← 关键：用 vector 替代数组
public:
    void addStudent(const string& name, double score) {
        students.push_back(Student(name, score)); // 自动扩容
    }
    
    void printAll() const {
        cout << "\n--- 成绩列表 ---\n";
        for (const auto& s : students) {
            s.print();
        }
    }
    
    double getAverage() const {
        if (students.empty()) return 0;
        double sum = 0;
        for (const auto& s : students) {
            sum += s.getScore();
        }
        return sum / students.size();
    }
    
    Student getTopStudent() const {
        if (students.empty()) return Student("无", 0);
        Student top = students[0];
        for (const auto& s : students) {
            if (s.getScore() > top.getScore()) {
                top = s;
            }
        }
        return top;
    }
};

int main() {
    GradeSystem sys;
    sys.addStudent("Alice", 95);
    sys.addStudent("Bob", 88);
    sys.addStudent("Charlie", 92);
    sys.addStudent("David", 97); // 可以无限加！
    
    sys.printAll();
    cout << "\n平均分：" << sys.getAverage() << endl;
    cout << "最高分：";
    sys.getTopStudent().print();
    return 0;
}

✅ 编译运行：

g++ grade_system_stl.cpp -o grade ./grade

🎉 现在系统可以处理任意数量学生，且内存自动管理！

第六步：实战项目 2 —— 控制台通讯录

我们将综合使用 vector + string + map（可选），实现：

• 添加联系人（姓名 + 电话）
• 查找联系人
• 列出所有联系人

✅ 方案选择：

• 用 vector<Contact> 存储（适合遍历）
• 或用 map<string, string>（姓名 → 电话，适合快速查找）

我们采用 vector + 线性查找（简单清晰）：

// contact_book.cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;

class Contact {
public:
    string name;
    string phone;
    Contact(string n, string p) : name(n), phone(p) {}
};

class ContactBook {
private:
    vector<Contact> contacts;
public:
    void addContact(const string& name, const string& phone) {
        contacts.push_back(Contact(name, phone));
        cout << "已添加 " << name << endl;
    }
    
    void findContact(const string& name) const {
        bool found = false;
        for (const auto& c : contacts) {
            if (c.name == name) {
                cout << "找到：" << c.name << " - " << c.phone << endl;
                found = true;
            }
        }
        if (!found) {
            cout << "未找到 " << name << endl;
        }
    }
    
    void listAll() const {
        if (contacts.empty()) {
            cout << "通讯录为空" << endl;
            return;
        }
        cout << "\n--- 通讯录 ---\n";
        for (const auto& c : contacts) {
            cout << c.name << "\t" << c.phone << endl;
        }
    }
};

int main() {
    ContactBook book;
    int choice;
    string name, phone;
    while (true) {
        cout << "\n1. 添加联系人\n2. 查找联系人\n3. 列出所有\n0. 退出\n请选择：";
        cin >> choice;
        if (choice == 0) break;
        switch (choice) {
            case 1:
                cout << "姓名：";
                cin >> name;
                cout << "电话：";
                cin >> phone;
                book.addContact(name, phone);
                break;
            case 2:
                cout << "查找姓名：";
                cin >> name;
                book.findContact(name);
                break;
            case 3:
                book.listAll();
                break;
            default:
                cout << "无效选项" << endl;
        }
    }
    cout << "再见！" << endl;
    return 0;
}

✅ 编译运行：

g++ contact_book.cpp -o contact ./contact

🎮 你可以添加、查找、列出联系人，完全由 STL 驱动！

📌 本篇小结：你已掌握

✅ 你已具备：使用 STL 编写安全、高效的 C++ 代码。用 vector 替代原始数组构建小型数据管理系统。

✅ 下一步建议

1. 尝试优化通讯录：用 map<string, string> 实现 O(log n) 查找
2. 预习：什么是'智能指针'？如何管理堆对象？
3. 思考：如果 Contact 很大，如何避免 push_back 时的拷贝开销？ → 答案：移动语义（第 5 篇）