C++ 资源库学习笔记

1. STL (Standard Template Library)

STL 是 C++ 标准库的一部分，提供了一系列的通用数据结构和算法。其中包括容器、迭代器、算法、函数对象等。

1.1 容器

容器是类模板，可以存储各种类型的对象，常见的有 vector、list、map 等。

• vector

  vector 是一个动态数组，支持随机访问和动态扩展。

  cppCopy Code
  #include <vector>
  #include <iostream>
  using namespace std;
  
  int main() {
      // 创建一个 vector 对象
      vector<int> v;
  
      // 在尾部添加元素
      v.push_back(1);
      v.push_back(2);
      v.push_back(3);
  
      // 使用下标访问元素
      cout << v[0] << endl; // 输出 1
  
      // 使用迭代器遍历 vector
      for (auto iter = v.begin(); iter != v.end(); ++iter) {
          cout << *iter << ' ';
      }
      cout << endl; // 输出 1 2 3
  
      return 0;
  }
  

• list

  list 是双向链表，支持常数时间内在任意位置进行插入和删除操作。

  cppCopy Code
  #include <list>
  #include <iostream>
  using namespace std;
  
  int main() {
      // 创建一个 list 对象
      list<int> l;
  
      // 在尾部添加元素
      l.push_back(1);
      l.push_back(2);
      l.push_back(3);
  
      // 在头部插入元素
      l.push_front(0);
  
      // 使用迭代器遍历 list
      for (auto iter = l.begin(); iter != l.end(); ++iter) {
          cout << *iter << ' ';
      }
      cout << endl; // 输出 0 1 2 3
  
      return 0;
  }
  

• map

  map 是关联数组，存储键值对，并根据键值进行排序。

  cppCopy Code
  #include <map>
  #include <iostream>
  using namespace std;
  
  int main() {
      // 创建一个 map 对象
      map<string, int> m;
  
      // 存储键值对
      m["apple"] = 1;
      m["banana"] = 2;
      m["orange"] = 3;
  
      // 使用迭代器遍历 map
      for (auto iter = m.begin(); iter != m.end(); ++iter) {
          cout << iter->first << ": " << iter->second << endl;
      }
  
      return 0;
  }
  

1.2 迭代器

迭代器是 STL 的核心，用于遍历容器元素。迭代器分为输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双向迭代器和随机访问迭代器等类型。

cppCopy Code
#include <vector>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 创建一个 vector 对象
    vector<int> v = {1, 2, 3};

    // 使用迭代器遍历 vector
    for (auto iter = v.begin(); iter != v.end(); ++iter) {
        cout << *iter << ' ';
    }
    cout << endl; // 输出 1 2 3

    return 0;
}

1.3 算法

STL 提供了大量的算法，涵盖了常见的排序、查找、拷贝、替换、计数、求和等操作。

• sort

  对容器元素进行排序。

  cppCopy Code
  #include <vector>
  #include <algorithm>
  #include <iostream>
  using namespace std;
  
  int main() {
      // 创建一个 vector 对象
      vector<int> v = {3, 2, 1};
  
      // 对 vector 进行排序
      sort(v.begin(), v.end());
  
      // 使用迭代器遍历 vector
      for (auto iter = v.begin(); iter != v.end(); ++iter) {
          cout << *iter << ' ';
      }
      cout << endl; // 输出 1 2 3
  
      return 0;
  }
  

• find

  在容器中查找指定元素。

  cppCopy Code
  #include <vector>
  #include <algorithm>
  #include <iostream>
  using namespace std;
  
  int main() {
      // 创建一个 vector 对象
      vector<int> v = {1, 2, 3};
  
      // 查找元素 2
      auto iter = find(v.begin(), v.end(), 2);
      if (iter != v.end()) {
          cout << "Found element: " << *iter << endl;
      } else {
          cout << "Element not found" << endl;
      }
  
      return 0;
  }
  

• copy

  将容器中的元素拷贝到另一个容器中。

  cppCopy Code
  #include <vector>
  #include <algorithm>
  #include <iostream>
  using namespace std;
  
  int main() {
      // 创建一个 vector 对象
      vector<int> v1 = {1, 2, 3};
      vector<int> v2(3);
  
      // 将 v1 中的元素拷贝到 v2 中
      copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());
  
      // 使用迭代器遍历 v2
      for (auto iter = v2.begin(); iter != v2.end(); ++iter) {
          cout << *iter << ' ';
      }
      cout << endl; // 输出 1 2 3
  
      return 0;
  }
  

1.4 函数对象

函数对象是用于封装函数或函数指针的对象，常见的有仿函数和 lambda 表达式。

• 仿函数

  仿函数是重载了函数调用运算符的类，可以像函数一样调用。

  cppCopy Code
  #include <vector>
  #include <algorithm>
  #include <iostream>
  using namespace std;
  
  // 定义一个仿函数，用于比较两个元素的大小
  class MyLess {
  public:
      bool operator()(int a, int b) {
          return a < b;
      }
  };
  
  int main() {
      // 创建一个 vector 对象
      vector<int> v = {3, 2, 1};
  
      // 使用仿函数进行排序
      sort(v.begin(), v.end(), MyLess());
  
      // 使用迭代器遍历 vector
      for (auto iter = v.begin(); iter != v.end(); ++iter) {
          cout << *iter << ' ';
      }
      cout << endl; // 输出 1 2 3
  
      return 0;
  }
  

• lambda 表达式

  lambda 表达式是一种匿名函数，可以在需要函数对象的地方使用。

  cppCopy Code
  #include <vector>
  #include <algorithm>
  #include <iostream>
  using namespace std;
  
  int main() {
      // 创建一个 vector 对象
      vector<int> v = {3, 2, 1};
  
      // 使用 lambda 表达式进行排序
      sort(v.begin(), v.end(), [](int a, int b){ return a < b; });
  
      // 使用迭代器遍历 vector
      for (auto iter = v.begin(); iter != v.end(); ++iter) {
          cout << *iter << ' ';
      }
      cout << endl; // 输出 1 2 3
  
      return 0;
  }
  

2. Boost C++ 库

Boost 是一个高质量、开源且跨平台的 C++ 库。其中包括了许多常用的应用程序框架和库，如文件系统、正则表达式、线程、日期时间等。

2.1 文件系统

文件系统库提供了一组类和函数，用于操作文件和目录。

cppCopy Code
#include <boost/filesystem.hpp>
#include <iostream>
using namespace std;
using namespace boost::filesystem;

int main() {
    // 创建一个路径对象
    path p(".");

    // 遍历当前目录下的所有文件和目录
    for (auto iter = directory_iterator(p); iter != directory_iterator(); ++iter) {
        cout << iter->path().filename() << endl;
    }

    return 0;
}

2.2 正则表达式

正则表达式库提供了一组类和函数，用于解析和匹配正则表达式。

cppCopy Code
#include <boost/regex.hpp>
#include <iostream>
using namespace std;
using namespace boost;

int main() {
    // 创建一个正则表达式对象
    regex reg("hello.*world");

    // 匹配字符串
    string s = "hello boost world";
    if (regex_match(s, reg)) {
        cout << "Matched" << endl;
    } else {
        cout << "Not matched" << endl;
    }

    return 0;
}

2.3 线程

线程库提供了一组类和函数，用于创建和管理线程。

cppCopy Code
#include <boost/thread.hpp>
#include <iostream>
using namespace std;

// 线程函数
void thread_func() {
    cout << "Thread start" << endl;
    boost::this_thread::sleep(boost::posix_time::seconds(1));
    cout << "Thread end" << endl;
}

int main() {
    // 创建一个线程
    boost::thread t(thread_func);

    // 等待线程结束
    t.join();

    return 0;
}

3. OpenCV 库

OpenCV 是一个开源计算机视觉库，提供了一系列图像处理和计算机视觉相关的函数。

3.1 图像读取和显示

cppCopy Code
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
using namespace std;
using namespace cv;

int main() {
    // 读取图像
    Mat img = imread("lena.png");

    // 显示图像
    namedWindow("image", WINDOW_NORMAL);
    imshow("image", img);
    waitKey();

    return 0;
}

3.2 图像处理

cppCopy Code
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
using namespace std;
using namespace cv;

int main() {
    // 读取图像
    Mat img = imread("lena.png");

    // 灰度化
    Mat gray;
    cvtColor(img, gray, COLOR_BGR2GRAY);

    // 边缘检测
    Mat edges;
    Canny(gray, edges, 100, 200);

    // 显示边缘图像
    namedWindow("edges", WINDOW_NORMAL);
    imshow("edges", edges);
    waitKey();

    return 0;
}

示例

下面是一个使用 STL 和 OpenCV 库的示例代码，实现了人脸检测和绘制矩形框的功能。

cppCopy Code
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
using namespace cv;

// 人脸检测
void detect_faces(const Mat& img, vector<Rect>& rects) {
    // 加载人脸分类器
    CascadeClassifier classifier("haarcascade_frontalface_default.xml");

    // 执行人脸检测
    classifier.detectMultiScale(img, rects, 1.1, 3, 0, Size(30, 30));
}

int main() {
    // 读取图像
    Mat img = imread("faces.jpg");

    // 灰度化
    Mat gray;
    cvtColor(img, gray, COLOR_BGR2GRAY);

    // 人脸检测
    vector<Rect> rects;
    detect_faces(gray, rects);

    // 绘制矩形框
    for (auto rect : rects) {
        rectangle(img, rect, Scalar(0, 0, 255), 2);
    }

    // 显示结果图像
    namedWindow("result", WINDOW_NORMAL);
    imshow("result", img);
    waitKey();

    return 0;
}