主要的笔记内容针对于C++相关的内容，主要针对的课程为Stanford CS106L (2020)的笔记，主要为后面的xv6写的前置笔记知识

Lecture 1: Streams I

Streams 主要的作用就是：外部设备 ↔ （字符缓冲区）stream ↔ 你的变量（double、int、struct）

stringstream

  • std::istringstream: 输入字符串流（从string 中按类型提取）
  • std::ostringstream: 输出字符串流（往里面放入各种类型，得到string类型）
  • std::stringstream: 既能读又能写
#include <iostream>
#include <sstream>

int main()
{
    // “16.9 Ounces”, pos at front
    std::istringstream iss("16.9 Ounces");
    double value;
    std::string unit;
    iss >> value >> unit;

    std::cout << "Value: " << value << ", Unit: " << unit << std::endl;
    return 0;
}

// Value: 16.9, Unit: Ounces

上面的例子可以看到输入字符串流中的iss -> 16.9 Ounces后面根据类型进行分类，因为中间遇见了空格进行了两个位置进行分割

// “Ito En Green Tea ”, pos at front
std::ostringstream oss("Ito En Green Tea ");
oss << 16.9 << " Ounce";
std::cout << oss.str() << std::endl;
// 16.9 Ounceen Tea

上面的例子中的输出字符串流，指针进行因为是在字符串的最开始的位置开始的，所以内容会进行覆盖，这里就和PPT中的一个位置是一样的

alt text

如果想从字符串的最后面的位置开始进行拼接，可以使用方式ate或者直接使用+

// “Ito En Green Tea ”, pos at back
std::ostringstream oss("Ito En Green Tea ", std::stringstream::ate);
oss << 16.9 << " Ounce";
std::cout << oss.str() << std::endl;

std::string valuestr = "16.9";
std::string result = "Ito En Green Tea " + valuestr + " Ounce";
std::cout << result << std::endl;

//Ito En Green Tea 16.9 Ounce
//Ito En Green Tea 16.9 Ounce

stringstream formatted i/o（» / «）

<<：把变量转成字符，用于将数据推送到流对象中 >>：从缓冲区读取下一个 token，按变量类型解析

alt text

什么属于空白分隔符：空格，\t，\n等等可以被隔开的片段

//16.9 Ounces .   -38271
std::cout << "Enter a string: ";
std::string input;
std::getline(std::cin, input);

std::istringstream iss(input);

double token1;
std::string token2;
char token3;
bool token4;

iss >> token1 >> token2 >> token3 >> token4;
std::cout << "Token 1: " << token1 << std::endl;
std::cout << "Token 2: " << token2 << std::endl;
std::cout << "Token 3: " << token3 << std::endl;
std::cout << "Token 4: " << token4 << std::endl;

//Enter a string: 16.9 Ounces .   -38271
//Token 1: 16.9
//Token 2: Ounces
//Token 3: .
//Token 4: 1

alt text 

#include <iostream>
#include <sstream>

int main()
{
    //16.9 Ounces .   -38271
    std::cout << "Enter a string: ";
    std::string input;
    std::getline(std::cin, input);

    std::istringstream iss(input);

    int token1;
    std::string token2;
    char token3;
    bool token4;

    iss >> token1 >> token2 >> token3 >> token4;
    std::cout << "Token 1: " << token1 << std::endl;
    std::cout << "Token 2: " << token2 << std::endl;
    std::cout << "Token 3: " << token3 << std::endl;
    std::cout << "Token 4: " << token4 << std::endl;
    return 0;
}

上面的例子中写入了cin的情况后面的lecture中会提到，正常的cin遇见空格就会停止读取，使用getline的话遇见的是\n，上面输入的是16.9 Ounces . -38271，那么通过istringstream把字符串包成一个输入流，去解析的时候

  • token1 : 读int看到 '1''6''.''9'， '.' 对 int 无效，于是停在 ‘.’，结果 token1 = 16
  • token2 : 跳过 '.' 前的空白，从 '.' 开始读 string，string 对 '.' 是合法字符，会读到 "."（后面空白为止）
  • token3 : 跳过空白，读下一个 char，得到 'O'
  • token4 : 读取下一个那么就是U

stringstream positioning functions

  • oss.str()：把当前缓冲区内容取成 std::string
  • tellp()/seekp()：输出位置指针（put pointer）
  • tellg()/seekg()：输入位置指针（get pointer）
#include <iostream>
#include <sstream>

int main()
{
    std::ostringstream oss("ABCDEF");
    oss.seekp(3);
    oss << "Z";
    auto pos = oss.tellp();
    std::cout << "Position before writing Z: " << pos << " " << oss.str() << std::endl;
    return 0;
}

stringToInteger and state bits

  • goodbit (G)：一切正常，可以继续读写

  • failbit (F)：上一次操作失败（比如类型不匹配），之后所有操作都会被卡死

  • eofbit (E)：读到了缓冲区结尾（EOF）

  • badbit (B)：严重错误（IO 崩溃、设备坏了之类）

这里了解了一个好的编程方式，主要针对于if else可以直接转化为? :表达式，看起来简洁也好很多

void printStateBits(const istream& iss) {
    cout << "State bits: ";
    
    cout << (iss.good() ? "G" : "-");
    cout << (iss.fail() ? "F" : "-");
    cout << (iss.eof() ? "E" : "-");
    cout << (iss.bad() ? "B" : "-");
    cout << '\n';
}

对于要实现的stringToInteger如下所示：

#include <iostream>
#include <sstream>

int stringtoint(const std::string& str)
{
    std::istringstream iss(str);
    int value;
    char remain;
    
    if (!(iss >> value) || (iss >> remain)) {
        throw std::domain_error("not a pure integer");
    }

    return value;
}

int main()
{
    std::cout << "input str: ";
    std::string input;
    std::getline(std::cin, input);
    int number = stringtoint(input);
    std::cout << "Converted integer: " << number << std::endl;
    return 0;
}

Lecture 2: Streams II

这个鬼调试搞了半天！因为cppdbg不太兼容console，导致会卡死很裂开，换成lldb可以了

{
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "codeLLDB",
            "type": "lldb",
            "request": "launch",
            "program": "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}",
            "args": [],
            "cwd": "${fileDirname}",
            "preLaunchTask": "build c++",
            "terminal": "integrated" 
        }
    ]
}

cout && cin && getline

cin：标准输入流（从终端/键盘方向来，但不是“直接从键盘读”） cout：标准输出流（往终端打印，但不是“立刻显示”）

stream = buffer + position pointer + state bits 的抽象

cin在读我们键盘输入的内容，当我们的键盘回车后，系统会把这一行(包括 \n)交给cin的buffer cin >> x并不是直接读键盘，而是buffer里面有内容就从buffer中读，buffer中没有内容才会卡住等带我们的输入，相当于只是从buffer中按照规则取字符，并移动读指针

cin >> 规则:

  • 先 consume all whitespaces （空格、换行 \n、tab……），比如读取字符前面有这些的话会略过这些然后开始读
  • 读取 token一般是到空白位置
  • 对于int/double这种基本类型，会尽可能读出一个变量所需的最大字符，从86.2提取int，会得到86，读指针停在小数点.
#include <iostream>

int main()
{
    std::string name;
    int age;
    std::string response;

    std::cin >> name;
    std::cin >> age;

    std::cout << name << age;
    std::cin >> response;


    return 0;
}

这个例子中假设我输入的是loxic null那么当age的位置的时候，想读int后，会先跳过空白读取的时候，读int失败，fall bit被打开，fallbit开了后，后面的cin都会失败

cout这里开始补充一下，比如我们代码是cout << "hello"，这个并不能保证立刻出现在终端中，因为它可能先进入cout的输出缓冲区，这里补充一下输入(cin)操作都会 flush cout，endl以及std::flush都会强制刷新

#include <iostream>

int main()
{
    std::cout << "Hello, World!";
    std::flush(std::cout);
    return 0;
}

对于cin的问题，cin会把整行输入放进buffer，但>>是按空白分token抽取，这里会很容易出现问题

这里引入了一个新的东西叫做getline，会读取到\n

#include <iostream>
#include <sstream>

int getInteger(const std::string& prompt = "integer: ",
               const std::string& reprompt = "Please enter a valid ")
{
    while(true)
    {
        std::cout << prompt;
        std::string line; int value; char trash;
        if(!std::getline(std::cin, line)) throw std::domain_error("[shortened]");

        std::istringstream iss(line);
        if(iss >> value && !(iss >> trash)) return value;
        std::cout << reprompt;
    }

}

int main()
{
    std::cout << getInteger() << std::endl;
    return 0;
}

>>和getline混用的话，这里要注意下，>>会把分隔符留在缓冲区内，而getline不会跳过最开始的空白区域，直接从当前的位置读取到\n 所以最好不用混着使用，如果要使用记得使用ignore()

#include <iostream>
#include <sstream> 

int main()
{
    std::istringstream iss("16.9 Ounces\n Pack of 12");

    std::string str;
    iss >> str;

    std::string line;
    std::getline(iss, line);

    std::cout << "First word: " << str << std::endl;
    std::cout << "Remaining line: " << line << std::endl;

    return 0;
}

First word: 16.9
Remaining line:  Ounces

输出结果是，会发现getline读取给line变量的时候会有空格，那么加上一个iss.ignore()去除第一个字符就可以把空格去掉

去看一下源码会知道很多 alt text

我们的输入会通过sentry来进行检查，这里会按照skipws跳过前导的空白

alt text

后面可以看到时sgetc取出来检查再进行sbumpc消费，所以到空格的时候检查没通过就不会消费，就会导致了分割的剩余

promptUserForFile challenge

写一个函数：提示用户输入文件名，尝试打开ifstream，如果打不开就reprompt，最后返回有效文件名

#include <iostream>
#include <sstream> 
#include <fstream>

std::string promptUserForFile(std::ifstream& stream,
                              std::string prompt = "input your file name: ",
                              std::string reprompt = "false again, ") 
{
    std::string filename;

    while(true)
    {
        std::cout << prompt;
        if(!getline(std::cin,filename)) throw std::domain_error("input error");
        
        stream.clear();
        stream.open(filename);

        if (stream.is_open()) {
            return filename;
        }

        std::cout << reprompt;
    }
}

int main()
{
    std::ifstream file;
    std::cout << promptUserForFile(file) << std::endl;
    return 0;
}

modern c++ types

size_t

size_t 多用于索引/大小，无符号的整数，一般str.size()的返回类型通常是size_t（无符号），处理字符串的时候要小心如果字符串是空串的时候，一定要注意会不会出现无符号下溢的情况

Type Alias