Coding Tree

外观

array ​

C++11引入

std::array 模板类提供了一个固定大小的数组，其大小在编译时确定，并且不允许动态改变。

特点

  • 类型安全：std::array 强制类型检查，避免了 C 语言数组的类型不安全问题。
  • 固定大小：数组的大小在编译时确定，不能在运行时改变。
  • 内存连续：std::array 的元素在内存中是连续存储的，这使得它可以高效地访问元素。
  • 标准容器：std::array 提供了与 std::vector 类似的接口，如 size(), at(), front(), back() 等。

常用成员函数

函数说明
at(size_t pos)返回指定位置的元素，带边界检查
operator[]返回指定位置的元素，不带边界检查
front()返回数组的第一个元素
back()返回数组的最后一个元素
data()返回指向数组数据的指针
size()返回数组大小（固定不变）
fill(const T& value)将数组所有元素设置为指定值
swap(array& other)交换两个数组的内容
begin()返回数组的起始迭代器
end()返回数组的结束迭代器

与其他数组类型对比

特性std::arrayC 风格数组std::vector
大小编译时固定编译时固定动态可变
边界检查at() 提供边界检查无at() 提供边界检查
内存管理栈上分配栈上分配堆上分配
性能高效高效较低（动态分配）
接口支持 STL 标准接口不支持 STL 标准接口支持 STL 标准接口

实现

cpp
#include <array>

/**
 * T 是数组中元素的类型。
 * Size 是数组的大小，必须是一个非负整数。
 */
template <class T, size_t Size>
struct array {
    void fill(const value_type& u);
    void swap(array& a)

    // iterators:
    iterator begin()
    iterator end()
    reverse_iterator rbegin()
    reverse_iterator rend()

    // capacity:
    size_type size()
    size_type max_size()
    bool empty()

    // element access:
    reference operator[](size_type n)
    reference at(size_type __n)
    reference front()
    reference back()
    value_type* data()
}

元素遍历 ​

示例

cpp
#include <array>
#include <iostream>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 传统 for 循环
    for (int i = 0; i < arr.size(); i++)
    {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // bedin() 和 end()
    for (auto it = arr.begin(); it != arr.end(); ++it)
    {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // for-each 循环
    for (const auto &val : arr)
    {
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

输出

shell
# g++ -std=c++11 array.cpp -o array && ./array
1 2 3 4 5 
1 2 3 4 5 
1 2 3 4 5

元素访问at/[] ​

示例

cpp
#include <array>
#include <iostream>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 越界访问
    std::cout << arr[100] << std::endl;

    // 边界检查
    try
    {
        std::cout << arr.at(100) << " ";
    }
    catch (const std::out_of_range &e)
    {
        std::cerr << "Out of range error: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

输出

cpp
16777220
Out of range error: array::at

元素填充fill ​

cpp
#include <array>
#include <iostream>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    std::array<int, 5> arr;
    arr.fill(0);

    for (const auto& val : arr)
    {
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

输出

shell
0 0 0 0 0

元素交换swap ​

cpp
#include <array>
#include <iostream>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    std::array<int, 5> arr1 = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::array<int, 5> arr2 = {6, 7, 8, 9, 10};
    arr1.swap(arr2);

    std::cout << "arr1 after swap: ";
    for (const auto &val : arr1)
    {
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    std::cout << "arr2 after swap: ";
    for (const auto &val : arr2)
    {
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出

shell
arr1 after swap: 6 7 8 9 10 
arr2 after swap: 1 2 3 4 5

元素修改 ​

cpp
#include <array>
#include <iostream>

int main(int argc, char const *argv[])
{
    std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // at修改
    arr.at(1) = 10;

    // 下标修改
    arr[2] = 20;
    
    for (const auto &val : arr)
    {
        std::cout << val << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出

shell
1 10 20 4 5