c array模板类使用

本文链接：https://blog.csdn.net/zhengqijun_/article/details/81566109

本章是对 c++ array 模板类的知识归纳，讲述了 c++ 中 array 模板类的使用，不涉及原理方面的内容。

c++ 中的数组类型是继承了 c 语言的特性，在使用数组的时候要注意数组越界操作问题。为了更安全的对数组进行操作，c++ 提出了数组模板类 array。

1、array 模板类的定义

（1）array 模板类的声明

template <class T，size_t N> class array;

数组类是固定大小的序列容器，它们包含以严格线性序列排序的特定数量的元素。数组类具有固定大小，并且不通过分配器管理其元素的分配，它们是封装固定大小元素数组的聚合类型。

（2）容器属性

• 序列容器中的元素按严格的线性顺序排序。各个元素按其顺序访问它们的位置。
• 元素存储在连续的存储器位置，允许对元素进行恒定时间随机访问。可以偏移元素的指针以访问其他元素。
• 容器使用隐式构造函数和析构函数静态分配所需的空间。它的大小是编译时常量。没有内存或时间开销。

（3）array 模板类的说明

array 模板类中 T 为包含元素的类型（std::array::value_type），N 为元素个数。

（4）array 模板类头文件

使用 array 模板类之前需要包含 #include 头文件！

2、array模板类的使用

（1）Iterators

Iterators迭代器的作用是遍历array数组类中的元素。可以通过begin/end()、rbegin/rend()、cbegin/cend()、crbegin/crend()等函数进行访问。

参考代码如下所示：

/*****************************************************
Copyright (C) 2018. All rights reserved.
File name     ： array.cpp
Version       ： v1.0
Author        ： zhengqijun
Date          ： 2018-08-10
Function List ：
Description   ： array container.
******************************************************/
#include <iostream>
#include <array>
int main(void) {
    std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::cout << "array values: ";
    for (auto it = arr.begin(); it != arr.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

运行结果如下所示：

array values: 1 2 3 4 5

（2）Capacity

array数组容器的大小是固定的。可以通过sizeof()、size()、max_size()、empty()等函数进行检测。

测试array数组容器大小的参考代码如下所示：

/*****************************************************
Copyright (C) 2018. All rights reserved.
File name     ： array.cpp
Version       ： v1.0
Author        ： zhengqijun
Date          ： 2018-08-10
Function List ：
Description   ： array container.
******************************************************/
#include <iostream>
#include <array>
int main(void) {
    std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::cout << "sizeof(array) = " << sizeof(arr) << std::endl;
    std::cout << "size of array = " << arr.size() << std::endl;
    std::cout << "max_size of array = " << arr.max_size() << std::endl;
    if (arr.empty()) {
        std::cout << "array is empty!" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "array is not empty!" << std::endl;
    }
    return 0;
}

运行结果如下所示：

sizeof(array) = 20
size of array = 5
max_size of array = 5
array is not empty!

（3）Element access

可以通过下标[ ]、at()、front()、back()、data()等函数访问array容器内的元素。

参考代码如下：

#include <iostream>
#include <array>
int main(void) {
    std::array<int, 5> arr = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::cout << "array[0] = " << arr[0] << std::endl;
    std::cout << "array.at(4) = " << arr.at(4) << std::endl;
    std::cout << "array.front() = " << arr.front() << std::endl;
    std::cout << "array.back() = " << arr.back() << std::endl;
    std::cout << "&array: " << arr.data() << " = " << &arr << std::endl;
    return 0;
}

运行结果如下所示：

1. array[0] = 1
2. array.at(4) = 5
3. array.front() = 1
4. array.back() = 5
5. &array: 0x7ffd22df6e50 = 0x7ffd22df6e50

（4）Modifiers

可以使用fill()、swap()等函数对array容器整体进行操作。

参考代码如下所示：

#include <iostream>
#include <array>
int main(void) {
    std::array<int, 5> arr;
    arr.fill(5);  // fill
    std::cout << "array values: ";
    for (auto i : arr) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    std::array<int, 3> first = {1, 2, 3};
    std::array<int, 3> second = {6, 5, 4};
    std::cout << "first  array values: ";
    for (auto it = first.begin(); it != first.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    std::cout << "second array values: ";
    for (auto it = second.begin(); it != second.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    first.swap(second);  // swap
    std::cout << "swap array success!" << std::endl;
    std::cout << "first  array values: ";
    for (auto it = first.begin(); it != first.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    std::cout << "second array values: ";
    for (auto it = second.begin(); it != second.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

运行结果如下所示：

1. array values: 5 5 5 5 5
2. first  array values: 1 2 3
3. second array values: 6 5 4
4. swap array success!
5. first  array values: 6 5 4
6. second array values: 1 2 3

（5）Compare

还可以使用> < ==等符号对两个array数组容器进行比较。

#include <iostream>
#include <array>
int main(void) {
    std::array<int,5> a = {10, 20, 30, 40, 50};
    std::array<int,5> b = {10, 20, 30, 40, 50};
    std::array<int,5> c = {50, 40, 30, 20, 10};
    if (a == b) {
        std::cout << "a == b" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "a != b" << std::endl;
    }
    if (a == c) {
        std::cout << "a == c" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "a != c" << std::endl;
    }
    if (a < c) {
        std::cout << "a < c" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "a >= c" << std::endl;
    }
    return 0;
}

运行结果如下所示：

1. a == b
2. a != c
3. a < c

（6）Other

c++重载了get()函数来访问数组容器中的元素，为了和元组相似，还重载了tuple_size和tuple_element类型。

参考代码如下所示：

#include <iostream>
#include <array>
#include <tuple>
int main(void) {
    std::array<int,3> myarray = {10, 20, 30};
    std::tuple<int, int, int> mytuple (10, 20, 30);
    std::tuple_element<0, decltype(myarray)>::type myelement;  // int myelement
    myelement = std::get<2>(myarray);
    std::get<2>(myarray) = std::get<0>(myarray);
    std::get<0>(myarray) = myelement;
    std::cout << "first element in myarray: " << std::get<0>(myarray) << std::endl;
    std::cout << "first element in mytuple: " << std::get<0>(mytuple) << std::endl;
    return 0;
}

运行结果如下所示：

1. first element in myarray: 30
2. first element in mytuple: 10