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有人问这个东西有什么用吗？参见下面这道题。这道题顺便可以给大家一个 **双栈模拟双端队列** 的方法。

### 例题

## 例题

LOJ6515 贪玩蓝月

 [LOJ6515「雅礼集训 2018 Day10」贪玩蓝月](https://loj.ac/problem/6515) 

> 一个双端队列（deque），m 个事件：

>

-    [ZOJ](https://zoj.pintia.cn/home) 浙江大学在线测评系统。

-    [NOJ](http://acm.njupt.edu.cn/) 南京邮电大学在线测评系统，自身拥有题目两千余，同时支持对多个国内外 OJ 的提交，可以直接在 NOJ 提交别的 OJ 的题。

-    [Lutece](https://acm.uestc.edu.cn/home) 电子科技大学在线测评系统，基于开源项目 [Lutece](https://github.com/lutece-awesome) 。

-    [清澄](http://www.tsinsen.com/) 始于 2005 年，最近挂掉了。

### 国外

-   《具体数学》第二版 - Ronald L. Graham/Donald E. Knuth/Oren Patashnik 

    英文版原名_Concrete Mathematics_

-   《组合数学》第五版 - Richard A.Brualdi 

    英文版原名_Concrete mathematices_

    英文版原名_Introductory Conbinatorics_

-    [Competitive Programmer's Handbook](https://cses.fi/book/index.html) 

-   《挑战程序设计竞赛》全套 - 秋叶拓哉，岩田阳一，北川宜稔

    通俗易懂。

-    [GitHub.com:OI-wiki/libs](https://github.com/OI-wiki/libs) 

-    [多校联合训练](http://acm.hdu.edu.cn) 关键词： `Multi-University Training Contest` 

-    [Vjudge](https://vjudge.net/) 

-    [Project Euler](https://projecteuler.net/) 

本文介绍 C 与 C++ 之间重要的或者容易忽略的区别。尽管 C++ 几乎是 C 的超集，C/C++ 代码混用一般也没什么问题，但是了解 C/C++ 间比较重要区别可以避免碰到一些奇怪的 bug。如果你是以 C 为主力语言的 OIer，那么本文也能让你更顺利地上手 C++。C++ 相比 C 增加的独特特性可以阅读 [C++ 进阶](./class.md) 部分的教程。

## 宏与模板

C++ 的模板在设计之初的一个用途就是用来替换宏定义。学会模板编程是从 C 迈向 C++ 的重要一步。模板不同于宏的文字替换，在编译时会得到更全面的编译器检查，便于编写更健全的代码，利用 inline 关键字还能获得编译器充分的优化。模板特性在 C++11 后支持了可变长度的模板参数表，可以用来替代 C 中的可变长度函数并保证类型安全。

## 指针与引用

C++ 中你仍然可以使用 C 风格的指针，但是对于变量传递而言，更推荐使用 C++ 的 [引用](./reference.md) 特性来实现类似的功能。由于引用指向的对象不能为空，因此可以避免一些空地址访问的问题。不过指针由于其灵活性，也仍然有其用武之处。值得一提的是，C 中的 `NULL` 空指针在 C++ 中有类型安全的替代品 `nullptr` 。引用和指针之间可以通过 [ `*` 和 `&` 运算符](./op.md) 相互转换。

## struct

尽管在 C 和 C++ 中都有 struct 的概念，但是他们对应的东西是不能混用的！C 中的 struct 用来描述一种固定的内存组织结构，而 C++ 中的 struct 就是一种类， **它与类唯一的区别就是它的成员和继承行为默认是 public 的** ，而一般类的默认成员是 private 的。这一点在写 C/C++ 混合代码时尤其致命。

另外，声明 struct 时 C++ 也不需要像 C 那么繁琐，C 版本：

```c

typedef struct Node_t{

    struct Node_t *next;

    int key;

} Node;

```

C++ 版本

```cpp

struct Node {

  Node *next;

  int key;

};

```

## const

const 在 C 中只有限定变量不能修改的功能，而在 C++ 中，由于大量新特性的出现，const 也被赋予的更多用法。C 中的 const 在 C++ 中的继任者是 constexpr，而 C++ 中的 const 的用法请参见 [常值](./const.md) 页面的说明。

## 内存分配

C++ 中新增了 `new` 和 `delete` 关键字用来在“自由存储区”上分配空间，这个自由存储区可以是堆也可以是静态存储区，他们是为了配合“类”而出现的。其中 `delete[]` 还能够直接释放动态数组的内存，非常方便。 `new` 和 `delete` 关键字会调用类型的构造函数和析构函数，相比 C 中的 `malloc()` 、 `realloc()` 、 `free()` 函数，他们对类型有更完善的支持，但是效率不如 C 中的这些函数。

简而言之，如果你需要动态分配内存的对象是基础类型或他们的数组，那么你可以使用 `malloc()` 进行更高效的内存分配；但如果你新建的对象是非基础的类型，那么建议使用 `new` 以获得安全性检查。值得注意的是尽管 `new` 和 `malloc()` 都是返回指针，但是 `new` 出来的指针 **只能** 用 `delete` 回收，而 `malloc()` 出来的指针也只能用 `free()` 回收，否则会有内存泄漏的风险。

C++ 定义了一套完善的只读量定义方法，被常量修饰符 `const` 修饰的对象或类型都是只读量，只读量的内存存储与一般变量没有任何区别，但是编译器会在编译期进行冲突检查，避免对只读量的修改。因此合理使用 `const` 修饰符可以增加代码健壮性。

## 常类型

在类型的名字前增加 const 修饰会将该类型的变量标记为不可变的。具体使用情况有常量和常引用（指针）两种。

### 常量

这里的常量即常变量，指的是 const 类型的变量（而不是标题里泛指的只读量）。常类型量在声明之后便不可重新赋值，也不可访问其可变成员，只能访问其常成员。常成员的定义见后文。

??? note "类型限定符"

    C++ 中类型限定符一共有三种：常量（const）、可变（mutable）和易变（volatile），其中默认情况下是可变变量，声明易变变量的情形是为了刻意避免编译器优化。

```cpp

const int a = 0;  // a 的类型为 const int

// a = 1; // 报错，不能修改常量

```

### 常引用、常指针

常引用和常指针也与常量类似，但区别在于他们是限制了访问，而没有更改原变量的类型。

```cpp

int a = 0;

const int b = 0;

int *p1 = &a;

*p1 = 1;

const int *p2 = &a;

// *p2 = 2; // 报错，不能通过常指针修改变量

// int *p3 = &b; // 报错，不能用普通指针指向 const 变量

const int *p4 = &b;

int &r1 = a;

r1 = 1;

const int &r2 = a;

// r2 = 2; // 报错，不能通过常引用修改变量

// int &p3 = b; // 报错，不能用普通引用指向 const 变量

const int &r4 = b;

```

另外需要区分开的是“常类型指针”和“常指针变量”（即常指针、指针常量），例如下列声明

```cpp

int* const p1;        // 类型为int的常指针，需要初始化

const int* p2;        // 类型为const int的指针

const int* const p3;  // 类型为const int的常指针

int (*f1)(int);  // 普通的函数指针

// int (const *f2)(int); // 指向常函数的指针，不可行

int (*const f3)(int) = some_func;  // 指向函数的常指针，需要初始化

int const* (*f4)(int);             // 指向返回常指针的函数指针

int const* (*const f5)(int) = some_func;  // 指向返回常指针的函数的常指针

```

我们把常类型指针又称 **底层指针** 、常指针变量又称 **顶层指针** 。

另外，C++ 中还提供了 `const_cast` 运算符来强行去掉或者增加引用或指针类型的 const 限定，不到万不得已的时候请不要使用这个关键字。

### 常参数

在函数参数里限定参数为常类型可以避免在类型里意外修改参数，该方法通常用于引用参数。此外，在类型参数中添加 const 修饰符还能增加代码可读性，能区分输入和输出参数。

```cpp

void sum(const std::vector<int> &data, int &total) {

  for (auto iter = data.begin(); iter != data.end(); ++iter)

    total += *iter;  // iter 是 const 迭代器，解引用后的类型是 const int

}

```

## 常成员

常成员指的是类型中被 const 修饰的成员，常成员可以用来限制对常对象的修改。其中，常成员变量与常量声明相同，而常成员函数声明方法为在成员函数声明的 **末尾** （参数列表的右括号的右边）添加 const 修饰符。

```cpp

// 常成员的例子

struct X {

  X();

  const int* p;  // 类型为 int* 的常成员

  int* const q;  // 类型为 const int* 的可变成员

  const int r() const;

  // 第一个 const 修饰返回值，而最后的 const 修饰的是这个成员函数。

};

X a;

*(a.p)++;  // 可行

// *(a.q)++; // 报错，不可修改 const int 类型变量

// 常成员函数的例子

const std::vector<int> c{1, 2};

// c.push_back(3); // 报错，不可访问常量的可变成员

// vector::push_back() 不是常成员

int s = c.size();  // vector::size() 是常成员，可以访问

```

## 常表达式 constexpr（C++11）

constexpr 说明符的作用是声明可以在编译时求得函数或变量的值，它的行为和 C 语言中的 const 关键字是一致的，会将变量结果直接编译到栈空间中。constexpr 还可以用来替换宏定义的常量，规避 [宏定义的风险](./basic.md#define) 。constexpr 修饰的是变量和函数，而 const 修饰的是类型。

> 实际上把 const 理解成 **"readonly"** ，而把 constexpr 理解成 **"const"** 更加直观。

```cpp

constexpr int a = 10;  // 直接定义常量

constexpr int FivePlus(int x) { return 5 + x; }

void test(const int x) {

  std::array<x> c1;            // 错误，x在编译期不可知

  std::array<FivePlus(6)> c2;  // 可行，FivePlus编译期可以推断

}

```

## 参考资料

-    [C++ 关键字——const](https://zh.cppreference.com/w/cpp/keyword/const) 

-    [C++ 关键字——constexpr](https://zh.cppreference.com/w/cpp/keyword/constexpr) 

STL 提供了大约 100 个实现算法的模版函数，基本都包含在 `<algorithm>` 之中，还有一部分包含在 `<numeric>` 和 `<functional>` 。

STL 提供了大约 100 个实现算法的模版函数，基本都包含在 `<algorithm>` 之中，还有一部分包含在 `<numeric>` 和 `<functional>` 。完备的函数列表请 [参见参考手册](https://zh.cppreference.com/w/cpp/algorithm) ，排序相关的可以参考 [排序内容的对应页面](../../basic/stl-sort.md) 。

常用函数：

-    `sort` ：排序。 `sort(v.begin(), v.end(), cmp)` 或 `sort(a + begin, a + end, cmp)` ，其中 `end` 是排序的数组最后一个元素的后一位， `cmp` 为自定义的比较函数。

-    `find` ：顺序查找。 `find(v.begin(), v.end(), value)` ，其中 `value` 为需要查找的值。

-    `find_end` ：逆序查找。 `find_end(v.begin(), v.end(), value)` 。

-    `reverse` ：翻转数组、字符串。 `reverse(v.begin(), v.end())` 或 `reverse(a + begin, a + end)` 。

-    `nth_element` ：按指定范围进行分类，即找出序列中第 $n$ 大的元素，使其左边均为小于它的数，右边均为大于它的数。 `nth_element(v.begin(), v.begin() + mid, v.end(), cmp)` 或 `nth_element(a + begin, a + begin + mid, a + end, cmp)` 。复杂度 $O(n)$ 。

-    `unique` ：去除容器中相邻的重复元素。 `unique(ForwardIterator first, ForwardIterator last)` ，返回值为指向 **去重后** 容器结尾的迭代器，原容器大小不变。与 `sort` 结合使用可以实现完整容器去重。

-    `random_shuffle` ：随机地打乱数组。 `random_shuffle(v.begin(), v.end())` 或 `random_shuffle(v + begin, v + end)` 。

-    `sort` ：排序。 `sort(v.begin(), v.end(), cmp)` 或 `sort(a + begin, a + end, cmp)` ，其中 `end` 是排序的数组最后一个元素的后一位， `cmp` 为自定义的比较函数。

-    `stable_sort` ：稳定排序，用法同 `sort()` 。

-    `nth_element` ：按指定范围进行分类，即找出序列中第 $n$ 大的元素，使其左边均为小于它的数，右边均为大于它的数。 `nth_element(v.begin(), v.begin() + mid, v.end(), cmp)` 或 `nth_element(a + begin, a + begin + mid, a + end, cmp)` 。

-    `binary_search` ：二分查找。 `binary_search(v.begin(), v.end(), value)` ，其中 `value` 为需要查找的值。

-    `merge` ：将两个（已排序的）序列合并。 `merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end())` 。