《白话C++》第三章《感受》(一)3.13.Hello STL 列表篇

3.13. Hello STL 列表篇 vector是一种容器。我们还知道，vector其实是一个“类模板”，具体使用前，必须通过以下语法指定将要存储的元素类型： vector<元素类型>   这就是决定了vector是一个“通用”的容器，如果元素类型是“Beauty”，那么它就是一个装美女的容器，如果元素类型是“Money”，那么它就是装钱的容器。 “列表/list” 也是一种容器，同样，list也是一个“类模板”，具体使用前，必须通过以下语法指定将要存储的元素类型： list <元素类型>   看来list也是一种通用容器——或许你想问：既生vector，何生list呢？   3.13.1. vector VS. list 最简单的回答是：list和vector的结构不同，因此决定了它们在能力分工上的不同。且先说说生活中的容器。桶是圆柱体，柜子是立方体，这就叫“结构不同的容器”。在设计上，圆柱体的桶，有利于用最少的材质，制造出最大容量的桶，而柜子正好相反，如果家里所有衣柜、书柜等等全部是圆柱体，那么它们将凭空浪费掉屋子的很多空间。 因此，虽然容器的功能粗一看就是“存放元素”，但是，由于要存放的元素自身结构不同，或者外部对容器的遍历方式不同等原因，我们不得不需要有多种“功能倾向”明显不同的容器。比如vector和list。 vector最大的结构特点是：它开辟连续的内存空间用以存储元素。而list正好相反，它允许使用不连续内存空间。 假设你想在热闹的市区盖5间房子，有两种方案，第一种方案把5间房连续盖在一起，这会让你生活很方便，但你需要一大块地皮，可能市政府不会满足你，为了你这一块地，可能要拆牵别人许多房；第二种方案你同意把五间房分开盖，这会给生活带来一定不便，但现在你只需在市区见缝插针地找到5块小地皮，就可以动工了。 第一种方案正是vector分配内存的策略，第二种方案则是list分配内存的策略。由此，我们可以得出第一个“猜想”：如果我们有一大堆对象，并且这些对象个头都很大，那么我们就必须考虑是否放弃采用vector直接存储？ 作为代替方案，有两种，其一是仍然采用vector存储，但存放的元素改成是“堆对象”，也就是说将每个对象创建在“堆内存区”中，而容器中仅仅保存对象在“堆内存”中的地址。这个方案不足之处是：由于“堆对象”我们必须手工“杀死它们”，所以会带来额外的内存管理工作。其二，我们可以采用list容器进行管理。list允许我们仍然将数据保存在“栈内存区”中，不过必须将每个元素分开保存，从而有利于分配出足够的内存。 当然，“内存分配”并不是我们考虑是否采用list的唯一因素——如果非要找一个vector的代替方案，STL中的deque容器可能更适合——更为重要的考虑对元素的访问，包括读取元素、添加元素、插入元素、删除元素的方式，及其代价。 比如“插入元素”：在vector模式下：你有三间紧密盖在一起的房子，现在你想在第1、2间房子中插入一间新房子——老天，这在现实中几乎难以实现。听说有一种“楼房平移”技术，允许在地基下安装轮子，然后以极慢的，比如一天1厘米的速度，将楼房不知不觉地挪开数米…… vector采用连续内存保存元素，因此当需要在中间插入元素时，同样需要将插入点之后的所有元素往后“平移”，有时甚至需要将整个内存摧毁重建。类似的，在vector中删除元素的代价也非常之大。由此我们得出第二个“猜想”：如果你在存储对象的同时，还需要经常插入、删除位于中部的元素，那么采用vector也是不合适的。这时候又可以考虑list，因为list中的元素，东一个西一个，元素之间存在不是“物理”的，而是“逻辑”上的次序关系。要在所谓“中间位置”插入一个元素，易如反掌。 “猜想”到此结束，还是直接了解一下list的结构吧。   3.13.2. 基础 (图 39 list 内存结构示意) 每个方格表示一块内存区域，其中黑色部分表示已经被其它数据占用的内存块（钉子户）。 A、B、C三个元素依次加入list中，分别“见缝插针”地占用三块地盘，从图示可看，这三块内存并不连续，甚至连次序也没有保证。 每个数据加入list时，不仅要占用自身需要的影子，而且要额外占用两块小内存，分别用来保存“前一元素的地址”和“后一元素的地址”，即图示中的“前”、“后”。 图中箭头表示：A的后一元素是B，B的后一元素是C；C的前一元素是B；B的前一元素是A。 A没有前一元素，C没有后一元素，但为了使用方便，分别将它们的“前一元素地址”和“后一元素地址”设置一个虚拟值（具体实现方式并无标准）。访问这两个虚拟值，将会导致未定义的行为。 现在，假设B左边的那位“钉子户”搬走，而我们正好在此时在A和B之间插入A’元素，这引起的变化是什么呢？ (图 40 A与B之间插入A''元素) 原有的A、B、C三个元素不必“搬家”，仍然位于原来的位置。换句话说，往list中插入新元素（删除也一样），不需要移动任何原有的元素。所以速度很快。 变化的只是A、B中“前一元素地址”和“后一元素地址”的值，在上图用箭头表示，即：A的“后一元素”改为指向A’，B的“前一元素”改为指向A’。而A’则把“前一元素”指向A，“后一元素”指向B。 list可以实现高速地插入、删除元素，这一点让vector望尘莫及。vector仅当在尾部“追加”元素时，才有可能因为不必迁移前面元素而获得较高速度。然而，list却没有vector的“随机访问”能力。我们无法采用“[N]”来直接访问list中第N个元素，相反，我们只能直接访问到第一个，或最后一个元素，然后依据“后一元素地址”，不断往后， 或者依据“前一元素地址”不断往前，从而遍历每个元素。 如果你不太理解，那么想象一队士兵，我们被规定只允许“接触”正副班长，但却要将球传给中间的某个士兵时该如何办？（提示：一队士兵中，通常班长排头，副班长压尾）。 3.13.3. 迭代器/iterator概念 由于在访问某一元素时，必须同时得到“前一元素地址”和“后一元素地址”等相关信息，因此，当我们在访问list时，并不是直接得到当初存入list的裸数据（如上图中的A、B、C），而是得到另外一种类型的数据，称为“迭代器/Iterator”。这不仅仅是list的策略，而是STL中常规容器共有的特点。对于list，“迭代器”包装了裸数据，同时又新增了用于前往“前一元素”和“后一元素”的信息。 有关迭代器的实现，需要触及许多们尚未学习的C++知识。在今天，你暂时可以把迭代器当作是对“裸数据”的一层封装，比如一个list<Beauty>的迭代器，暂时可以理解为这样一个结构： struct iterator { Beauty *ptr; //指向我们保存的“美女”元素 iterator* next; //后一个美女的位置 iterator* prior; //前一个美女的位置 }; 依据这个简单的迭代器结构，假设我们现在拥有一个iterator的对象，名为 cur。那么，我们可以这样的操作： 1.访问到当前“美女”的名字： cur.ptr->GetName(); 2. 前进到后一个“美女”元素： cur = cur.next; 3. 后退到前一个“美女”元素： cur = cur.prior;   真实的STL迭代器内部实现要比上面的例子，复杂得多——作为回报——它的对外的接口更加直观了： 1. 访问到当前“美女”的名字： cur->GetName(); 2. 前进到后一个“美女”元素： ++cur; //或者：cur++; 3. 后退到前一个“美女”元素： --cur; //或者：cur--；   〖小提示〗：迭代器特定接口的实现原理 和vector提供的“[]”一样，“++、- -、->、*”也是操作符，同样可以通过“操作符重载”技术，使其与“函数”类型的方式，提供特定的功能。 普通迭代器的类型名称为：iterator。不过它总是定义在具体的容器类中。对于list<Beauty>。我们可以认为存在这样一个类型： struct list< Beauty > { //… }; 而它的迭代器类型的定义，总是嵌套其中： struct list< Beauty > { struct iteraotr { //… }; //… }; 回忆一下，我们经常可以把一个类也当作一个名字空间(namespace)，所以，list<int>容器类型的迭代器的类型完整名称即是：list< Beauty >::iterator——还记得“德国小蠊::小强”吗？ 定义一个list<Beauty>的迭代器的变量，代码为： list<Beauty>::iterator iter; 由于list的迭代器既可以前进（++操作），又可以后退（--操作），因此，我们称之为“双向迭代器”。 list的不少常用函数，都会涉及到迭代器，比如返回值是一个迭代器，或者参数是一个迭代器。我们先了解和迭代器无关的常用函数。   3.13.4. 常用函数（一） 请新建一个控制台应用项目，命名为“HelloSTLVector”。打开项目唯一的源文件：main.cpp。如果你觉得必要，请确保修改文件编码为“系统默认”。 在002行加入包含<list>头文件的代码: 001 #include <iostream> 002 #include <list> 在main函数最前面加入一行定义，以产生一个“专门用于存储整数的list”的变量，变量名为“lst”。（第1个字符是字母“l”还是数字“1”？你猜得出的，不是吗？） 006 int main() { 008 list<int> lst; ...... 请在当前代码的基础上，请一边阅读以下课程，一边在项目中完成相应的代码。 push_front(elem) 在list头部插入一个元素。 lst.push_front(10); lst.push_front(20); 现在，lst中的元素是：20、10。 push_back(elem) 在list尾部插入一个元素。 lst.push_back(8); lst.push_back(9); 现在，list中的元素是：20、10、8、9。 pop_front( ) 删除将list第一个元素。 lst.pop_front(); 现在，lst中的元素是：10、8、9。没错，第一个元素被丢弃了。 pop_front()仅仅是“丢”掉第一个元素，并不将第一个元素返回给函数的调用者。 pop_back() 删除list最后一个元素。 lst.pop_back(); 现在，lst中的元素是：10、8。   〖课堂作业〗：理解pop_front和pop_back 以下代码片段错在哪里： list<int> lst; lst.push_back(1); lst.push_back(2); int a = lst.pop_front(); int b = lst.pop_back();   请对比随后的front()与back()函数，二者允许我们得到（但不丢弃）第一个元素或最后一个元素。 clear() 删除容器中所有元素。 lst.clear(); 现在lst中一个元素也没有。 front( ) const 返回第一个元素（“裸元素”，而非迭代器）。 lst.push_back(1); lst.push_back(2); int a = lst.front(); cout << a << endl; a的值是1。同时lst中的元素现在是：1、2。 front()并不影响容器内部的任何数据，所以它是一个“常量成员函数”。 back() const 返回最后一个元素（“裸元素”，而非迭代器）。 int b = lst.back(); cout << b << endl; b的值是2。 和front()一样，back()同样直接返回容器中的元素，而不是迭代器。本例与前例中，lst的类型是：list<int>，所以a和b都被定义成int类型。 size() const 返回容器中元素的个数。 int count = lst.size(); cout << count << endl; count值为2。 empty() const 判断容器是否为空（元素个数为0）。 如果仅关心容器是否为空，请调用此函数以获得更好性能，而不要通过：“size() == 0” 判断。 cout << lst.empty() << endl; lst.clear(); cout << lst.empty() << endl; 第一行输出0；第二行输出1。   〖小提示〗：输出bool类型的值 默认状态下，cout将bool值视为整数处理，值false对应0，值true对应1。   3.13.5. 常用函数（二） begin( ) 和end( ) begin()函数返回list第一个元素的迭代器。 需要特别注意的是：end() 返回的是最后一个元素的“下一个”迭代器。假设list有3个元素，那么end（）返回了第4个元素的迭代器，第4个元素并不真实存在，它是个“虚”的元素（请参看“list 内存结构示意图”）。 得到lst的第一个迭代器代码如下： list<int>::iterator iter = lst.begin(); 有了一个迭代器，如果通过它得到对应的元素呢？方法很简单——操作一个“迭代器”和操作堆对象非常类似——采用“*”操作符。 int a = *iter; 我们也可以通过迭代器来修改对应的元素： *iter = 1000; 我们来一个相对完整的代码片段，演示如何通过一个迭代器读取与修改对应的元素。 list <int> lst; lst.push_back(1); lst.push_back(2); list<int>::iterator iter = lst.begin(); int a = *iter; cout << a << endl; //输出 1 cout << *iter << endl; //同样输出1 *iter = 1000; cout << *iter << endl; //输出1000 cout << a << endl; //输出1； int b = *iter; cout << b << endl; //输出1000; 光说begin()函数了，end()函数是不是也可以有相同操作呢？ lst<int>::iterator iter2 = lst.end(); int a = *iter2; //灾难发生 *iter2 = 100; //灾难发生 因为end()返回的迭代器绑定到一个“虚拟”的元素。元素总是保存在内存中，所谓“虚拟”的元素，可能是一块“并不真实存在的内块”，也可能是指一块“并不属于你的内存”——还不理解吗？来听一个故事吧。   〖轻松一刻〗：丁小明家的存款单 有一次，丁小明兴冲冲地给我一张1000万元的存款单，我拿了直奔银行要求取现，结果那天我鼻青脸肿地回来了。 后来我去丁家，正遇上他家老婆蹲在地上，面前一张板凳，板凳上一个诡异纸盒，纸盒内一撂单据。他家老婆神情兴奋地数着：“开始！50元、120元、75元5角、60元2角7分……1000万？结束。”我不耻地骂了一声：“虚伪！”。丁家老婆腼腆地冲我家一笑，盖上了纸盒。我才发现纸盒上写了几行字： 产地：C++标准委员会 结构：std::list 类型： std::list<存款单> 我恶狠狠地抢过这个纸盒，翻成底朝天——果然，这个盒子两边都有盖！我恼怒地打开后面的盖，天！那张千万元的单据，居然自动跑到另一边去了！ rbegin() / rend() rbegin() 是list中最后一个元素的迭代器。而rend()同样需要引起你的注意：它是第一个元素之前的那个虚拟元素的迭代器。 rbegin()、rend()返回的迭代器，和begin()/end()返回类型并不相同，前者称为“逆向迭代器”，具体类型是：list<元素类型>:: reverse_iterator。 insert (pos, elem) 在指定位置插入一个新元素。pos并不是一个用来表示元素位置的整数，而是一个iterator（并且不能是reverse_iterator），表示在指定迭代器的前面，插入新元素。 lst.clear(); lst.push_back(10); lst.push_back(100); list<int>::iterator iter = lst.begin(); ++iter; //iter前进1步，指向第二个元素 lst.insert(iter, 1); //在第二个元素的位置上，插入新元素 现在，lst中的元素是：10、1、100。 erase(pos) 从容器中删除pos位置对应的元素。pos同样是一个迭代器（但不能是reverse_iterator）。 lst.clear(); lst.push_back(10); lst.push_back(100); list<int>::iterator iter = lst.begin(); ++iter; lst.erase(iter); 现在lst中只有一个元素：10。   3.13.6. 常量迭代器 迭代器可以“访问”到容器中的每个元素，“访问”方法即可以是“读取”，也可以“修改”。和“常量成员函数”的思路一样，为了更好的“封装”效果，STL提供了一种“只读迭代器”，类名为“const_iterator”及反向版“const_ reverse_iterator”。对应的，“begin()/end()、rbegin()/rend()”也分别有一个“常量版”。 list<int>::const_iterator c_iter = lst.begin(); //此时调用的是常量版 int a = *c_iter; //正确 *c_iter = 1000; //错误！c_iter是只读版迭代器，不允许修改它绑定的元素   〖课堂作业〗：lst常用函数汇总 请将“常用函数（一）”“常用函数（二）”、“常量迭代器”三小节中的所有示例代码，合并到工程的main.cpp源文件中，并确保没有编译错误。   3.13.7. 遍历list容器 list容器不允许“随机”访问，不过，我们可以得到第一个元素的 “迭代器”，然后通过“迭代器”不断前进，从而访问到每一个元素。 下面的代码，实现将lst中的每一个整数，输出到屏幕上。 001 for (list<int>::const_iterator c_iter = lst.begin(); 002 c_iter != lst.end(); 003 ++c_iter) { 005 cout << *c_iter << endl; } for循环头被我故意折成三行，因为它看起来有点长，但其实仍然是这样三部分： 001行是“初始化语句”。定义了一个“只读迭代器”的变量：c_iter，它指向lst的第一个元素。 002行是“循环条件判断”语句。“!=”是C++中用以实现“不等”判断的操作符。本循环不断进行的条件就是：c_iter不等于lst的“结束迭代器”。 003行，c_iter通过++操作，实现前进到下一元素的位置上。 如果你对这三行感觉得有些不太理解，那么你需复习一下3.12.3 小节有关如何遍历vector的内容。 005行，输出c_iter当前指向的元素的值。 由于list拥有“双向迭代器”，所以这个次序也可以倒过来，改成从最后一个元素开始，“倒着”走向第一个元素。强调一点，对于一个逆向迭代器/ reverse_iterator，对它进行“++”操作，就是促使它从容器的尾部往头部“前进”一个位置，而对其进行“--”操作，则是促使它从容器的头部往“后退”一个位置。 001 for (list<int>::const_reverse_iterator c_iter = lst.rbegin(); 002 c_iter != (list<int>::const_reverse_iterator) lst.rend(); ++c_iter) { cout << *c_iter << endl; }   〖危险〗：gcc的一个BUG 事实上，002行中的加粗部分，本不必要。然而gcc 4.0(含4.0)以下版本存在错误，我们不得不加上该段代码，用于强制告知编译器我们要的是一个“const_reverse_iterator”,而非“reverse_iterator”。 4.1以上版本的gcc不存在该问题，然而Code::Blocks自带的gcc是mingw-gcc3.4.5。   变化发生在001行和002行。你喜欢玩“找碴”游戏吗？仔细找找两段代码之间的不同。 〖课堂作业〗：两种方向遍历list 请在上次课堂作业的基础上，加入本小节两种方向遍历list的练习代码。   3.13.8. 实例：成绩管理系统1.0 〖轻松一刻〗：李老师的出现 夜。 风雨夜。 白发苍苍的老者，敲开丁家大门。 来者姓李，20年前丁小明的小学老师。 他带着厚厚的一摞试卷…… 他想做什么？   需求与基本思路 自打小丁完成了“美女大赛管理系统”之后，他就一直在想写一个更有意义的软件。 现在需求来了：老师希望能够按照试卷的次序，录入学生成绩，然后依据学号的次序，输出学生成绩。小丁简单地翻了一下试卷，发现一个事实：试卷的次序和学号无关。 李老师说，录入时，需要输入学号与成绩；输出时，最好能同时显示学号与姓名。 小丁的思路是：分成两个struct，其一包含学号、姓名；其二包含学号、成绩。二者之间通过“学号”构成逻辑关联： //学生 struct Student { unsigned int number; //学号 string name; }; //成绩 struct Score { unsigned int number; //学号 float mark; //分数 }; 学号采用“无符号整数”（0和正整数）类型，因为学号不允许为负数，为0则有特殊用处。分数采用“float”类型，因为存在像86.5分这样带小数的成绩。   〖重要〗：减少信息过度偶合 小丁的思路是正确的。表面看，“学生”可以拥有一或多个“成绩”，但“拥有”并不一定适合在类中加入一个相关的成员数据。“成绩”在很多时候，可以暂时脱离“学生”而独立进行运算，比如本例的“录入成绩”。这种情况下，相关信息独立定义，通过一个“关键值”来维系两者的关系是个好主意。本例中，这个关键值就是“学号”。 再考虑一个更为极端的例子：“学生”有“家长”，“家长”有“工作单位”、“工作单位”有“法人代表”。显然，在“学生”结构中含有“法人代表”很不合理，这就称为信息之间的过度偶合，在编程设计中，应该避免。   接着，小丁决定使用vector来保存班级里的学生。因为学生数据相对稳定。成绩数据则使用list保存，每次录入成绩时，根据录入的学号，找到合适的位置插入，比如已经录入10、11、14、16号成绩，当录入12号时，自动找到11与14之间插入。既然成绩要不断地插入，那么采用list确实很合理。 类定义 新建一个控制台应用项目，命名为“HelloSTL_ScoreManage_Ver1”。打开该项目下的main.cpp文件，再通过菜单：“编辑->文件编码”设置为“系统默认”。 首先加入<list>、<vector>、<string>等头文件的包含，以及前述两个类型的定义。代码如下： #include <iostream> #include <list> #include <vector> #include <string> using namespace std; //学生 struct Student { unsigned int number; //学号 string name; }; //成绩 struct Score { unsigned int number; //学号 float mark; //分数 }; //此处是 main() 函数的默认实现，略…… 接着，需要一个“学生成绩管理/StudentScoreManager”类型，该类型当前提供以下三样功能： 第一、批量录入学生基本信息（学号、姓名） 第二、批量录入考试成绩。 第三、以学号为次序，输出考试成绩。 考试时，谁先做完，谁就先交卷，所以交完以后的卷子，可以看成是无序的。那么第三步如何实现呢？我们现在想到的办法是：拿到一个学号时，就在无序的list中查找这个学号的成绩。 请在main()函数之前，Score类定义之后，插入以下代码： //学生成绩管理类 class StudentScoreManager { public: void InputStudents(); void InputScores(); void OutputScores() const; private: vector<Student> students; list<Score> scores; }; OutputScores函数被声明为“const”，因为通常一个用来“显示”成绩的功能，不应该修改类型的任何成员数据。想想，你的老师交给你一份学生成绩表，让你将它打印，并张贴出来——在这个过程中，你的成绩由30分变成80分？有这可能吗？ 学生信息输入函数 InputStudents()函数将用来实现录入学生基本信息。由于通常是对着“花名册”录入，所以实现为只能按照学号次序录入——这样做也有一个好处：可以不用手工输入学号了。 void StudentScoreManager::InputStudents() { 037 int number = 1; //学号从1开始 while(true) { 041 cout << "请输入" << number << "号学生姓名(输入x表示结束)："; string name; getline(cin, name); 047 if (name == "x") { break; } 052 Student student; 053 student.number = number; 054 student.name = name; 056 students.push_back(student); 058 ++number; } } 这又是一个“死循环”，不过这次打破循环的方法比较有趣，041行提示用户输入小写字母‘x’表示退出。具体实现是在047选择的if条件判断。 程序被设计成以1号、2号、3号顺序输入学生姓名，学号从1开始，并且在每次录完一个学生之后，学号就自动加1。这是037行与058两行所完成的重要任务。 每次循环，都会在052行新定义了一个Student的“栈对象”，并且在随后053、054两行取得必要的值，然后在056行处，被加入到vector中。“栈对象”student会在每次循环结束自动消亡，然而，由于push_back()函数是先复制一份，再把复制品扔入vector，所以不必担心每次录入的学生对象会人间蒸发。 成绩录入函数 接下来是录入成绩的成员函数：InputScores()。 void StudentScoreManager::InputScores() { while(true) { unsigned int number; cout << "请输入学号（输入0表示结束）："; cin >> number; if (number == 0) { break; } //简单判断学号是否正确： 078 if (number > students.size()) { cout << "错误：学号必须位于: 1 ~ " << students.size() << " 之间。" << endl; 081 continue; } float mark; cout << "请输入该学员成绩："; cin >> mark; Score score; score.number = number; score.mark = mark; 092 scores.push_back(score); //直接加在尾部 } } 录入成绩的代码，并不比录入学生信息复杂多少。我们耍了同样的花招来结束一个循环，只不过这一次用到学号上面：输入0，表示结束录入。 078行我们对用户输入的学号做一个简单的合法判断。学员的总数已知是students.size()，如果用户输入大于学员总数的学号，被认为不合法。这里用到了continue。 092行通过调用push_back，直接将新录入的成绩添加在list的尾部，所以list听成绩存储并没有按照学号排序。 成绩显示函数 我们将遍历students中的每一个学生，输出他的学号和姓名。然后再次通过循环，在scores中找到指定学号的成绩，如果没有找到，提输出：“查无成绩”。 void StudentScoreManager::OutputScores() const { 120 for (unsigned int i=0; i<students.size(); ++i) { 122 unsigned int number = students[i].number; //学号 cout << "学号：" << number << endl; cout << "姓名：" << students[i].name << endl; //查找成绩: 128 bool found = false; 130 for (list<Score>::const_iterator iter = scores.begin(); iter != scores.end(); ++iter) { if (iter->number == number) { found = true; //找到了 cout << "成绩：" << iter->mark << endl; break; } } 144 if (found ==false) //没找到?? { cout << "成绩：" << "查无成绩。" << endl; } } } 这段代码有两层for循环。 120行的for循环，遍历了每个学生。122行定义number记住当前学员的学号。随后两行输出学号和姓名。 128行我们又定义了一个bool变量：found。通过130行的for循环，遍历每个成绩，找到指写学号的分数，然后输出。如果没有找到，则直至循环结束，found也不会被置为真。 随后144行的判断条件成立，屏幕输出相应提示。   〖危险〗：当心：缺少错误处理的程序 为了简化代码，前述两InputXXX函数对用户非法输入的情况仅做最简单的判断。事实上，在要求输入学号或者分数时，如果用户不小心输入一些字母，比如：abc，程序就会陷入真正的死循环，此时必须使用Ctrl+C来强行中断。如果你想预防此类错误，可以每次接受输入之后，立即判断cin.fail()是否为真，具体请参看3.12.4节的实例。