第二章教程12：地图管理器

本次教程内容：

动态数组
映射
地图管理器

如果我们想从0到1地建立一个稍复杂一点的软件，持续的代码重构就是必不可少的。

在本教程之前，我们一直在用静态数组存储我们的地图信息。但正如我们从昨天的代码中看到，一个静态的数组对于存储可变大小的地图，是有一些问题的。问题无非表现在两个方面：

1、如果地图小了，空间留的大，则出现浪费的问题（这个问题相对比较小）
2、如果地图大了，而空间留得不足，则无法正常读入（会产生严重的问题）

所以我们可能会想到，如果数组的空间大小可以根据读入数据量的大小静态地改变，就可以很好的解决这个问题。
很多语言都动态数组的机制，c++也不例外。
在c++中，使用动态数组，最方便的方法莫过于vector容器。
所谓容器，是指一种纯形式的对象。比如静态数组就可以理解为一种容器，数组只是一种单纯的形式，我们可以建立任何具体类型的数组。我们这里所说的vector就是一种动态数组的容器，它只是提供了一种结构，让我们可以方便地操作任何类型的动态数组。
为什么用vector代表动态数组？vector在英语里是向量的意思，所谓的向量，也可以理解为一种一维矩阵，所以用来代表动态数组。名称这种东西只能会意，不具有什么必然性，所以记住能用即可。比如同样的功能在python中叫做list，而在c++中list另有含义。

让我们看一下具体怎样使用这个容器。
首先，include一个新的库vector

# include <vector>

然后把我们的mapInfo原来的定义是 string mapInfo[100];
现在改为

vector <string> mapInfo;

这句话的意思是声明mapInfo为一个字符串类型的动态数组。
当我们访问动态数组时，语法和访问静态数组完全一样。
这里我们注意到尖括号又出现了，在这里它的作用是标识泛型的类型。泛型概念的提出，确实很方便，用同样的逻辑结构可以处理各种类型。但从这一点来看，python这种根本就无须声明类型的语言，自由度更大。

而扩展静态数组则须使用不同的语句。我们看代码：

void loadMap(string aFileName){ifstream fin(aFileName.c_str());if (fin) {while (!fin.eof()){string str1;getline(fin, str1);mapInfo.push_back(str1);}}fin.close();
}

其中push_back指令的意思在mapInfo变量的大房间中增加一个新的小房间，并将其中的数据保存为字符串str1。
注意到，在这里我们已经不再继续记录地图的高度，因为现在的数组是动态增加大，地图的高度可以用数组的大小来获得。现实地图的代码，修改如下：

void showMap(){for (int i=0; i< mapInfo.size(); i++){cout << mapInfo[i]<< endl;}
}

mapInfo.size()就是数组的大小，在这里就是地图的行数。以前的静态数组，同样有这个方法，但那个数据是固定的，对我们显示可变大小的地图没有用处。

代码重构无处不在，一旦我们有了多张地图，一个地图管理器就是必不可少的。
如果读者运行了上一课的代码，我们可能会注意到第二关的地图明显不正常，因为第二张地图的默认入口和第一、三张地图不一样，但地图显示的时候，英雄却都显示在同一个位置。
究其原因，我们只是修改了同一个地图对象的地图数据，并没有改变英雄初始位置的数据。
现在看来，一个更好的做法是我们把这些地图作为不同的对象来管理。
因为我们可能事先不知道一个游戏有多少张地图，读者或许会想继续使用vector容器来管理多张地图。
vector是可以的，但考虑到我们将来会有一个需求就是根据地图的名字找到地图，所以我们打算使用另一种容器：map容器。这个map与我们的地图无关，它的含义是映射。在python中，类似的功能叫做字典。map提供一种“关键字+值”的映射关系。对比一下在我们的精灵大楼中的vector类房间，里面的每个小房间是通过0~N的编号来访问的；而map类房间，里面的每个小房间则可以通过指定的关键字来访问。
我们看一下地图管理器的代码：

class MapManager{map <string, Map> mapList;public:void addMap(string aName, int ax= 0, int ay= 1){if (mapList.count(aName)== 0){Map map1;map1.x= ax;map1.y= ay;map1.loadMap(aName+ ".txt");mapList.insert(make_pair(aName, map1));}}void jumpMap(string aName){if (mapList.count(aName)== 1){mapList[aName].work();}}
};

地图管理器有两个公开函数addMap和jumpMap，这段代码有6个值得注意的点。
1 void addMap(string aName, int ax= 0, int ay= 1)
参数的默认值。当一个地图没有设置启示位置时，我们就默认为(0,1)位置，通过这样的方式来设定。
2 if (mapList.count(aName)== 0)
我们向地图管理器添加一张地图前，首先判断这张地图是否已经存在，如果不存在才进行添加操作。
3 map1.loadMap(aName+ ".txt");
在这里，我们把地图的名字和它的扩展名分开，使用起来显得更自然。
4 mapList.insert
向地图管理器中添加映射对象，使用的insert函数。insert函数接收一种特殊的参数，叫做映射对。
这种映射对，只有下面这个函数能够生成。
5 make_pair
这个函数接收任何两个参数，并把它的值组成一个映射对，用于给map类的insert函数使用。
6 if (mapList.count(aName)== 1){
与前一点的思路类似，在显示一个地图之前，我们同样必须先做一个判断，只有当这个名字对应的地图存在，我们才能进行后面的操作。

经过这样改造后，主程序只须关注地图管理器，已经不再对具体的地图进行直接操作了。

//*
int main(){HideCursor(); MapManager mm1;mm1.addMap("map1");mm1.addMap("map2", 0, 19);mm1.addMap("map3");mm1.addMap("mapWin");//mm1.jumpMap("map1");mm1.jumpMap("map2");mm1.jumpMap("map3");mm1.jumpMap("mapWin");
}
//*

注意添加地图map2的时候，特别定义了英雄的起始位置。如果你看不懂后面连续4个地图的载入动作，这是正常的，因为我们对Map类也做了一些调整，方便我们可以调试多张地图。
我们将相关的调整完整地贴上来。

// 代码调整位置1
class MapManager;class Map{vector <string> mapInfo;int w, h;int x, y;// 代码调整位置2friend MapManager;void showMap(){// 代码调整位置3system("cls");for (int i=0; i< mapInfo.size(); i++){cout << mapInfo[i]<< endl;}}void showHero(){gotoxy(x,y);cout << "♀";}void hideHero(){gotoxy(x,y);cout << "  ";}void tryMove(int ax, int ay){hideHero();if (mapInfo[ay][ax]== ' ') {x= ax;y= ay;}showHero();}void listen(){int a;while(1){a= getch();if (a==72) {// 向上 tryMove(x, y-1); }if (a==80) {// 向下 tryMove(x, y+1); }if (a==75) {// 向左 tryMove(x- 2, y); }if (a==77) {// 向右 tryMove(x+ 2, y); }// 代码调整位置4if (a==13) {// 回车键 break;}}}// 代码调整位置5，取消了publicvoid loadMap(string aFileName){ifstream fin(aFileName.c_str());if (fin) {while (!fin.eof()){string str1;getline(fin, str1);mapInfo.push_back(str1);}}fin.close();}void work(){showMap();showHero();listen();}
};

其中代码调整的位置，已经用注释标明了，共有5处。
其中第1，2，5处的调整，是相关联的。
由于MapManager类在addMap函数中会使用到Map类的英雄初始位置：x和y两个私有属性，所以必须用friend来标识一下MapManager对Map的可访问性。这就是调整2，这个语句让MapManager类可以随意访问Map类的全部变量和函数。
但在Map定义的时候，还没有MapManager类。而我们也不能把MapManager拿到Map定义之前，因为它的代码中有访问Map对象，这种两难的境地，通过预先声明来解决。这就是调整1，首先声明一下，MapManager是某个类，这样Map类在声明friend的时候就没有任何误解。同时，在后面MapManager补充完整了自己的代码，做到两全其美。
既然MapManager类被声明为Map类的朋友，具备了对Map类所有属性的访问权限，而主函数对Map类已经不再关心。所以以前的public声明索性也去掉了。这就是调整5。在编程的方法中，各个对象类型之间，不是知识越多越好，而是在知识够用的情况下，越少越好。
其中，第3处调整的作用是清屏幕。以前我们每次运行只显示一张地图，所以没有请屏幕的需求，现在则不同了，切换多张地图前，应当把屏幕清除一下。这个语句的另外一个作用是清除屏幕的同时，把光标移动到了左上角的(0,0)点。
第4处的调整，增加了对回车键的监听。当我们按下回车键，精灵将执行break指令。这是一个无条件跳转的指令，配合各种循环使用。含义是直接跳到循环外的第一条语句执行。由于这里没有下一条语句，也就代表着本地图的退出。

课程小结：

本课讲了两个stl（标准模板库）的容器vector和map，这类数据结构在编程中会大量用到。我们认真体会这种抽象数据结构存在的意义，它们的目标不是解决某个具体的问题，都是为了解决各类一般性的问题而设计的。另外讲到了friend的概念，是对类内部可见性的一种调整。介绍了与循环语句配合使用的break指令，它是一种无条件跳转指令。
现在的测试模式，我们一步不走，直接按下回车键，就可以进入下一幅地图。怎样让系统能够判断，我们走到了迷宫的尽头，无需按任何键，自动进入下一幅地图呢？

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